Ausgabe 8 | Frhjahr 2014

S e n s o r i kD a s M i c r o - E p s i l o n Ku n d e n m a g a z i n

Lasertriangulationvon Punkt bis Linie ab S. 12

Messe-Highlight Laser-Scanner macht blau

UnternehmensnewsMesstechnik fr die Pole-Position

Im Visier capaNCDT

2 Ausgabe 08

S e n s o r i k

Inhalt Inhalt4

11

12

18

Im Visier: Freie Kapazitten in der Sensorik

News: Neubau: Weichen gestellt fr nachhaltiges Wachstum

Applikation: Farberkennung der Nhte im Automobil-Interieur

Schwerpunkt: Lasertriangulation

Redaktion

MICro-EPSILoN Messtechnik GmbH & Co. KG

Knigbacher Str. 15 94496 ortenburg / Germany

E-Mail: presse@micro-epsilon.de

Editorial ................................................................ 3

Unternehmensnews

Kurz gefasst .......................................................... 4

Kompaktes Laser-Mikrometer fr

industrielle Anwendungen .................................... 5

Fnf Fragen an Carmen Lang ............................... 6

Der neue Meter ................................................... 7

Applikationen

Farberkennung der Nhte

im Automobil-Interieur ............................................ 8

Automatische Positionierung der Synchronringe .... 9

Unterscheidung von Bremsscheiben

in der Automobilproduktion .................................. 10

Aktive Kompensation von Strbewegungen

im Messprozess .................................................. 11

Schwerpunkt

Lasertriangulation von Punkt bis Linie ................. 12

Expertenrunde ...................................................... 14

Przision hoch fnf .............................................. 16

Messe-Highlights

Spindelwachstum berhrungslos erfassen ........ 20

Die wirtschaftliche Abstandsprzision ................ 20

turboSPEED DZ140: strsicher bis 285 C ....... 21

Laser-Scanner macht blau .................................. 21

Im Visier

Freie Kapazitten in der Sensorik .................... 18

Engagement

Digitale ortskampagne ....................................... 22

Vorlesung an der HS Esslingen .......................... 22

Integrationskalender ............................................ 22

Service

Termine 2014 ........................................................ 3

Chronik ................................................................ 23

Branchenindex .................................................... 23

Produktindex ....................................................... 23

Titelbild

Laser-Linien-Triangulationssensor

scanCoNTroL inspiziert eine oberflche.

Ausgabe 08 3

S e n s o r i k

Termine 2014

Messen

Datum Messename Stadt (Land) Aussteller

07.04.2014 - 11.04.2014 HMI Hannover (Deutschland) Micro-Epsilon Deutschland

08.04.2014 - 10.04.2014 Drives & Controls Birmingham (Grobritannien) Micro-Epsilon UK Ltd.

05.05.2014 - 07.05.2014 AISTech Indianapolis (USA) Micro-Epsilon USA

06.05.2014 - 09.05.2014 Control Stuttgart (Deutschland) Micro-Epsilon Deutschland

03.06.2014 - 05.06.2014 Sensor+Test Nrnberg (Deutschland) Micro-Epsilon Deutschland

03.06.2014 - 06.06.2014 Automatica Mnchen (Deutschland) Micro-Epsilon Deutschland

09.09.2014 - 11.09.2014 ITEC Akron, oH (USA) Micro-Epsilon USA

30.09.2014 - 01.10.2014 Sensors & Instrumentation Birmingham (Grobritannien) Micro-Epsilon UK Ltd.

07.10.2014 - 09.10.2014 Aluminium Dsseldorf (Deutschland) Micro-Epsilon Deutschland

22.10.2014 - 23.10.2014 Engineering Design Show Coventry (Grobritannien) Micro-Epsilon UK Ltd.

Auf den Punkt gebracht - ganz auf Ihrer Linie Laserlichtbasierte Wegsensoren werden viel-

seitig in der industriellen Automatisierung

und in modernsten Produktionslinien einge-

setzt. Auf dem geometrischen Dreiecksprin-

zip basierend, kann der Laserpunkt je nach

Sensormodell ber die optik zu einer Linie

ausgedehnt werden. Im Schwerpunkt dieser

Ausgabe haben wir ab Seite 12 die wichtigsten

Technologien zusammengefasst und Exper-

ten zur Zukunft der Lasertriangulation befragt.

Wussten Sie, dass die Neudefinition des Me-

ters gerade mal 30 Jahre alt ist? Die grundle-

gende Linie der Messtechnik wird seit 1983

ber eine atomare Konstante das Krypton-

86-Atom neu definiert. Den Beitrag zur Ge-

schichte dieser Basiseinheit finden Sie auf

Seite 7.

In der Technik ist oft der (Gesichts-)Punkt

entscheidend. Die technischen Endoskope

erlauben einen Blick in die Tiefen von Verbren-

nungsmotoren oder helfen, einen Baum zu

retten (Seite 6).

Viel Freude beim Lesen

Johann Salzberger

Geschftsfhrer Marketing und Vertrieb

Download: Zeitschrift als PDF

http://bit.ly/1ez5zKr

E d i t o r i a l

4 Ausgabe 08

S e n s o r i k

Kurz gefasst

6 Zylinder, 4 Rennteams und 1 Sieg - die ver-

gangene Formel-1-Saison war fr Renault

sehr erfolgreich. Micro-Epsilon beliefert den

franzsischen Autogiganten mit Sensoren

fr die Motorentwicklung und wurde nach

Paris eingeladen, den Erfolg zu feiern.

Insgesamt vierzehn Preise heimste renault mit

dem Motor V6 bei der Formel-1-Saison 2013

ein. Als einer der Messtechnik-Zulieferer wurde

Micro-Epsilon Ende des vergangenen Jahres in

das LAtelier renault auf dem Champs-ly-

ses eingeladen, um den Sieg mit den renault-

Ingenieuren und der F1-Legende Alain Prost zu

feiern.

Micro-Epsilon bietet eine umfassende Sensor-

palette fr die Motorentwickler an: Der beson-

ders temperaturstabile Drehzahlsensor fr

Turbolader, turboSPEED DZ140, misst selbst

an dnnen Turbinenradschaufeln aus Alumi-

nium und Titan im Drehzahlbereich von 200

U/min bis 400.000 U/min. Der Laser-Sensor

opto NCDT 1700BL mit der blauen Laserdiode

erfasst Schwingungen und Vibrationen am rot-

glhenden Motorkrmmer. Mini-Wirbelstrom-

sensoren eddyNCDT knnen an unterschiedli-

chen Stellen im Motorraum intergriert werden,

um z.B. die lfilmdicke zwischen Kolben und

Zylinderwand zu vermessen. Zur Verfgung

stehen sowohl Serienprodukte als auch kun-

denspezifische Modelle.

Messtechnik fr die Pole Position

U n t e r n e h m e n s n e w s

Sensoren fr das 1.600 km/h-Auto

Micro-Epsilon ist einer der Produktsponso-

ren des Bloodhound SSC Projektes: Seine

Organisatoren wollen mit einem 135.000 PS

starken Raketenauto einen neuen Geschwin-

digkeitsrekord aufstellen.

Das Fahrzeug, das auf dem Land schneller

werden soll als jedes Flugzeug in der Luft,

verfgt ber 90-Zentimeter-rder aus einem

raumfahrttauglichen Aluminium. Um die Dy-

namik und die mechanische Ausdehnung

der rder im Prfstand zu untersuchen, wird

das kapazitive Messsystem capaNCDT 6200

eingesetzt. Da sich die rder mit bis zu

10.000 U/min drehen, wird ein extrem hoher

Druck auf die Felgen ausgebt. Um unsere

Belastungsmodelle realittsgetreu zu verifizie-

ren, bentigen wir ein Messsystem, das die

mechanische Ausdehnung der Felgen unter

Hchstgeschwindigkeit hochprzise messen

kann, so Joe Holdsworth, Systemingenieur

von Bloodhound Programme Ltd.

Neben den kapazitiven werden auch Laser-

Sensoren optoNCDT 2300 eingesetzt. Am

Fahrzeugrahmen befestigt, messen und kon-

trollieren sie whrend der Fahrt die Fahrhhe

des rennwagens. Darber hinaus kommen

im Motorraum berhrungslose Infrarot-Tem-

peratursensoren thermoMETEr CTmicro und

CThot zum Einsatz. Sie berwachen die Erwr-

mung der Elektronik und vieler Komponenten,

die geklebt oder genietet sind.

Seit dem Ende der weltweiten Wirtschafts-

krise 2008/2009 geht es fr die Micro-Ep-

silon Messtechnik GmbH & Co. KG wieder

konstant aufwrts der weltweite Umsatz

der gesamten Unternehmensgruppe konn-

te seither mehr als verdoppelt werden.

Die Weichen fr weiteres Wachstum stellt das

auf die Entwicklung, Produktion und den eige-

nen Vertrieb hochsensibler Messtechnik spezi-

alisierte Unternehmen zur Zeit am Hauptstand-

ort in ortenburg.

In den kommenden Monaten soll auf dem

Grundstck hinter den bestehenden Firmen-

gebuden im ortsteil Dorfbach ein Neubau

entstehen: Auf rund 4000 Quadratmetern

verteilt auf vier Geschosse sollen zustzliche

Brorume, Schulungs- und Konferenzrume,

eine Werkstatt und Lagerflchen entstehen.

Herzstck des rund vier Millionen Euro teuren

Bauprojekts soll ein sogenanntes Messqualifi-

zierungslabor werden. Dort kann die Genauig-

keit neuer Gerte qualifiziert nachgewiesen

und damit verbrgt werden. Um uere Ein-

flsse auszuschlieen, bekommt der in den

Hang eingegrabene, fensterlose Kellerteil

des Neubaus ein eigenes Fundament, das

auch kleinste Schwankungen der Erde, etwa

durch vorbeifahrende Lastwagen, auszuglei-

chen vermag.

Text/ Foto: Fleischmann/Passauer Neue Presse

Neubau: Weichen fr nachhaltiges Wachstum

Ausgabe 08 5

S e n s o r i k

Das kompakte Laser-Mikrometer optoCoN-

TroL 2520 zeichnet sich durch eine hohe

Genauigkeit und durch variable Montageab-

stnde von 100 mm bis 2 m aus. Der Abstand

des Messobjekts zum Empfnger ist frei whl-

bar, damit kann das Messobjekt an beliebiger

Position innerhalb des Lichtvorhangs platziert

werden. Der Messbereich betrgt 46 mm. Die

Konfiguration erfolgt ber ein intuitives Web-

interface. Ein ber Webinterface angezeigtes

Messwert-Zeitdiagramm sorgt fr eine komfor-

table Darstellung. Das Diagramm ermglicht

ein flexibles Ein- und Ausschalten von ver-

schiedenen Messwerten wie z.B. Einzelkan-

ten, Durchmesser und Mittelachse. Des Weite-

ren stehen diverse Mittelungs- und Filterarten,

sowie Statistik-Funktionen zur Verfgung.

Als Schnittsstellen sind ein Analogausgang,

rS422 sowie Ethernet oder EtherCAT verfg-

bar. Zur einfachen Aus- und Einrichtung der

Messung wird ein komfortables Videosignal-

Diagramm verwendet.

optoCoNTroL 2520 eignet sich fr vielfltige

Einsatzgebiete in der Qualittsberwachung

und Produktion. Das optische Mikrometer

misst unter anderem Durchmesser, Kante und

Spalt des Messobjekts. Auerdem knnen bis

zu acht Segmente gleichzeitig gemessen und

ausgegeben werden. Der kleinste erfassba-

re Messobjektdurchmesser liegt bei 0,5 mm.

Dadurch lassen sich z.B. PINs und Lcken an

Stecker oder Stiftleisten in der Elektronikpro-

duktion przise vermessen. Auf der anderen

Seite ist das neue Przisions-Mikrometer bes-

tens zum Erfassen von groen objekten oder

5

Kompaktes Laser-Mikrometer fr industrielle Anwendungen

Mit einem integrierten Controller ist das

neue Laser-Mikrometer optoCONTROL

2520 besonders kompakt ausgefhrt. Der

maximale Abstand zwischen Sender und

Empfnger kann bis zu 2 Meter betragen.

In dem dazwischen projizierten Lichtvor-

hang kann das zu messende Objekt belie-

big positioniert werden. Das komfortable

ethernetbasierte Webinterface erleichtert

die Bedienung und Integration, sowie den

Fernzugriff im Fertigungsprozess.

U n t e r n e h m e n s n e w s

zum Messen auf groer Distanz geeignet. In

Produktionslinien mit beengten Baurumen

knnen der Sender und Empfnger dank des

groen Messabstandes bis 2 m flexibel ein-

gebaut werden. In den Messvorhang hinein-

ragende Maschinenteile knnen ausmaskiert

werden.

Messmodi

SpaltDurchmesserKante hell/dunkelKante dunkel/hell

Segment Center

Zu jedem Segment, Spalt oder Durchmesser kann die Mittelachse sowie die Lage der Ein-zelkanten ausgegeben werden.

6 Ausgabe 08

S e n s o r i k

skope bei der Inspektion ein. Ebenfalls

eingesetzt werden technische Endosko-

pe in der Forschung und Entwicklung.

Was ist fr die Qualitt des techni-

schen Endoskops entscheidend?

Entscheidend fr die Qualitt der Endo-

skope sind die optischen Komponenten

des Linsensystems. Bei starren Endos-

kopen haben Modelle mit Stablinsensys-

tem die beste Qualitt. Dadurch ergeben

sich kontrastreiche und helle Bilder. Bei

flexiblen Endoskopen wird das Bild ber

einzelne Bildleitfasern und das Licht

ber Lichtleitfasern bertragen. Deswe-

gen sind hier Anzahl und Qualitt der

Fasern entscheidend. Fr die Videosko-

pe ist der verwendete Chip von groer

Bedeutung.

Gibt es auch kundenspezifische

Applikationen?

Viele Applikationen sind kundenspezi-

fisch und knnen mit Standardproduk-

ten nicht gelst werden. Hierbei handelt

es sich um Entwicklungen in der Indust-

rie und Forschung an Hochschulen. Ein

Beispiel: Ein namhafter Nutzfahrzeug-

hersteller setzt spezielle Endoskope ein,

um in der Entwicklungsphase die Co2-

U n t e r n e h m e n s n e w s

Frau Lang, Endoskope kennt man

in erster Linie aus der Medizin. Wie

unterscheidet sich das industrielle

Endoskop von seinem medizinischen

Bruder?

Tatschlich wurden die Endoskope ur-

sprnglich fr die Medizin entwickelt. Die

Endoskope in der Medizin mssen je-

doch andere Kriterien erfllen als techni-

sche Gerte: Sie mssen autoklavierbar

sein und haben daher keine Fokussie-

rung am okular. Die Fokussierung wird

ber die objektivadapter in Verbindung

mit dem objektiv und einer Kamera ein-

gestellt.

Wo werden die technischen

Endoskope eingesetzt?

Technische Endoskope werden fr die

zerstrungsfreie Werkstoffprfung an

nicht sichtbaren oder schwer zugng-

lichen Teilen verwendet: Bohrungen

werden auf Grat- und Partikelfreiheit

berprft, Schweinhte werden in

rohren oder Wrmetauschern unter-

sucht. In Motoren und Getrieben werden

Wellen und Laufflchen kontrolliert. Auf

dem Bau werden die Hohlrume und

Zwischendecken inspiziert. Auch der

Schornsteinfeger setzt technische Endo-

Werte der Verbrennungsmotoren zu re-

duzieren. Die Endoskope werden direkt

in den Abgasstrom integriert, um die

Strmung sichtbar zu machen. Sie ha-

ben einen vordefinierten Schrfebereich,

eine hohe Temperaturstabilitt und ms-

sen gegen aggressive Harnsure be-

stndig sein.

Knnen Sie sich an ungewhnliche

Prfaufgaben erinnern?

Sogar in der Botanik kommen Endos-

kope zum Einsatz. Ist ein Baum durch

Pilzbefall erkrankt, wird er nicht gefllt,

sondern kann saniert werden: Mit einem

Endokop kann der Pilzbefall erkannt und

der Baum gesund gepflegt werden. Und

wenn Sie mal den Code zu Ihrem Tre-

sor vergessen oder den Schlssel dazu

verloren haben, ist es kein Problem den

Tresor mit einem Endoskop zu ffnen.

Wie das geht? Dieses Geheimnis bleibt

verschlossen.

Vielen Dank fr das Interview!

5 Fragen an... ...Carmen LangCarmen Lang ist langjhrige Beraterin im Bereich der technischen Endoskopie. Der Sensorik erklrt sie den Unterschied zu den medizinischen Gerten und erinnert sich an die ungewhnlichsten Anwendungen.

Carmen LangProduktmanagerin Techn. Endoskopie

Carmen.Lang@micro-epsilon.de

Kontakt:

Der neue MeterAm 20. Oktober 1983 wurde der Meter neu definiert. Er war die erste Basiseinheit, die ber eine fundamentale Konstante bestimmt wurde.

Es gibt Messmethoden, die kann jedes Kind

anwenden. Zum Beispiel bei Gewitter. Wenn

es blitzt, wird gezhlt bis zum Donner. Die

gezhlten Sekunden geteilt durch 3 ergeben

die Entfernung des Gewitters in Kilometern.

Was hier zur Anwendung kommt, ist dassel-

be Prinzip wie das der Meterdefinition, die vor

Kurzem 30 Jahre alt geworden ist. Denn der

Berechnung liegt eine konstante Geschwin-

digkeit zugrunde, hier die Schallgeschwindig-

keit (in Kilometern pro Sekunde). Die Strecke,

die der Donner zurckgelegt hat, wird dann

ber die gemessene Zeit ermittelt. Die Definiti-

on des Meters basiert allerdings nicht auf der

Schall- sondern auf der Lichtgeschwindigkeit

c von 299 792 458 Metern pro Sekunde. Ent-

sprechend ist ein Meter die Strecke, die Licht

in einer 299 792 458stel Sekunde im Vakuum

zurcklegt. Dieses Prinzip wird auch bei rea-

len Messungen angewendet, zum Beispiel bei

modernen Entfernungsmessgerten, wie man

sie im Baumarkt kaufen kann. Sie sind so et-

was wie eine Stoppuhr mit Laser. Sie messen

die Zeit, die ein Lichtpuls vom Gert zur Wand

und zurck bentigt, und errechnen daraus

den Abstand. Die hochprzisen Methoden der

Lngenmessung an der Physikalisch-Techni-

schen Bundesanstalt (PTB) sind jedoch etwas

komplizierter.

Der Meter hat einen langen Weg hinter sich.

Seine vielen Vorgnger um Elle und Fu waren

von den Krpermaen regionaler Herrscher

abgeleitet und entsprechend vielfltig. Das

lteste bekannte Lngenma, die Nippur-Elle

aus Mesopotamien, wird auf die erste Hlfte

des 3. vorchristlichen Jahrtausends datiert.

Sie war 51,8 Zentimeter lang. Schon damals

wurden Primrnormale solcher Mae zum Bei-

spiel aus Granit hergestellt, die der Weiterga-

be der Einheit fr den Handel dienten. Auch

der berhmte Urmeter ist ein reales objekt

ein Stab aus einer Edelmetall-Legierung.

Doch im Geist der franzsischen revolution

sollte die Lngeneinheit der neuen Zeit nicht

mehr auf den zuflligen Krpermaen eines

Herrschers basieren, sondern auf einer berall

gltigen Konstanten. Dafr whlte ein von der

franzsischen Nationalversammlung beauf-

tragtes Komitee den damals durch Paris ver-

laufenden Nullmeridian. Dessen zehnmillions-

ter Teil auf der Strecke zwischen Nordpol und

quator sollte den neuen Meter ausmachen.

Mittels Triangulation maen zwei Astronomen

in einem aufwndigen Verfahren einen Teil-

abschnitt des Meridians zwischen Barcelona

und Dnkirchen und ermittelten daraus die

Gesamtlnge des Lngengrades. Im Dezem-

ber 1799 wurde der Meter schlielich in Platin

gegossen. Doch erst 1875 erhielt der Meter

seine allgemeine Gltigkeit, zumindest in den

17 Staaten, die damals die Meterkonvention

unterzeichneten. Der Prototyp wurde 1889

durch einen stabileren Platin-Iridium-Stab er-

setzt, von dem 30 Kopien angefertigt und an

die Mitgliedsstaaten der Meterkonvention ver-

teilt wurden. Ein Meter war nun der Abstand

der Mittelstriche der auf dem Urmeterstab in

Svres angebrachten Strichgruppe bei 0 C.

Die Angabe der Temperatur deutet das Pro-

blem dieser Definition bereits an: Die Einheit

war abhngig von ueren Parametern wie der

Temperatur. Auerdem ist ein materielles ob-

jekt wie ein Metallstab zeitlich nicht stabil. Eine

orts- und zeitunabhngige Konstante musste

her. Diese fanden Metrologen in den Wellen-

lngen von Licht. Die PTB-Wissenschaftler

Wilhelm Ksters und Johann Engelhard entwi-

ckelten schlielich ein Messsystem und eine

Kryptonlampe mit einer bis dahin unerreichten

Stabilitt und reproduzierbarkeit der Wellen-

lnge. In der Lampe wurden Kryptonatome

zu einem Elektronenbergang an-

geregt, bei dem rotes Licht

einer genau be-

stimmten

Wellenlnge entstand. 1960 folgte die Neude-

finition des Meters als das 1 650 763,73-fa-

che der Vakuumwellenlnge des Lichts, das

von einem Krypton-86-Atom ausgesandt

wird.

Damit wurde der Meter zum Musterknaben

des SI-Systems, zur ersten Einheit, die auf

eine atomare Konstante zurckgefhrt wurde.

Mit der Kryptonlampe der PTB wurde fr den

Meter eine reduzierung der relativen Messun-

sicherheit um den Faktor 10 auf 10-8 erreicht.

Doch mit der Entdeckung des Lasers machte

die Herstellung prziser Lichtquellen mit im-

mer stabileren Wellenlngen groe Sprnge

und stellte so eine stndige und immer kurz-

schrittigere Anpassung der Meterdefinition

an die technische Entwicklung in Aussicht.

Darum wurde die Lngeneinheit schlielich

an eine unvernderliche Naturkonstante ge-

bunden. Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum

wurde auf exakt 299 792 458 m/s festgelegt

und der Meter am 20. oktober 1983 von der

17. Generalkonferenz fr Ma und Gewicht

(CGPM) entsprechend ber die Sekunde de-

finiert. Seitdem gilt diese Definition ber eine

fundamentale Konstante als Vorbild fr die an-

deren Einheiten des SI-Systems.

Text: Johannes Kaufmann

Foto: Physikalisch Technische Bundesanstalt

www.ptb.de

Ausgabe 08 7

S e n s o r i kU n t e r n e h m e n s n e w s

8 Ausgabe 08

S e n s o r i k

A p p l i k a t i o n e n

colorSENSOR LT

Bis zu 31 Farben speicherbar rS232 und USB-Schnittstelle Farbrume: X/Y INT; s/i M (Lab)

Farberkennung der Nhte im Automobil-Interieur

In der Montagelinie eines bekannten deut-

schen Automobilherstellers mssen gleiche

Kfz-Interieurteile anhand verschiedener Naht-

farben unterschieden werden. Bisher haben

die Fachprfer die Nhte visuell berprft. Um

den Prozess zu automatisieren und wirtschaft-

lich zu optimieren, werden nun die Farbsenso-

ren colorSENSor LT-3-HE von Micro-Epsilon

eingesetzt. Die High-End-Sensoren arbeiten

mit einer sehr hohen Messauflsung (Farbab-

stand E = 0,5) und unterscheiden so die fr den Menschen fast identischen Farbtne. Ein

weiterer Vorteil des Sensors ist eine hohe Wie-

derholgenauigkeit, die Messergebnisse sind

sehr gut reproduzierbar. Der Zusammenbau

der Interieurteile erfolgt auf einem speziellen

Montagetisch nach dem Poka Yoke-Prinzip.

Kundennutzen: Fehlervermeidung bei der Montage Kostenersparnis, da anstregende visuelle Kontrolle durch Fachprfer entfllt schnellere Abwicklung

Ausgabe 08 9

S e n s o r i k

A p p l i k a t i o n e n

Automatische Positionierung der Synchronringe

optoNCDT LL

Spezialoptik fr kleine Laserlinie Messrate bis 49 kHz Messprinzip: Laser-Punkt-Triangulation

Synchronringe werden als Synchronpaket in

Automatikgetrieben eingesetzt.

Fr ihre Serienfertigung erstellte Behr Systems

GmbH/Blaichach eine Handlings- und Bear-

beitungsanlage zum Entgraten der Synchron-

ringstirnseiten mit einem Laser. Wichtiger

Bestandteil der Anlage ist die Messtechnik,

welche die exakte Positionierung der Syn-

chronringe unter dem Entgratlaser gewhrleis-

tet. Dafr wird ein Laser-Triangulationssensor

optoNCDT 1700-20LL von Micro-Epsilon ein-

gesetzt.

Kundennutzen:

Der entscheidende Vorteil liegt in der produkti-

onssicheren Positionierung der Synchronringe

zum Entgraten durch Diodenlaser. Mit dieser

messtechnischen Anordnung werden die Syn-

chronringe durch den Laser-Triangulations-

sensor ILD1700-20LL genau positioniert und

durch den Entgratlaser nicht gestrt.

10 Ausgabe 08

S e n s o r i k

Schnittstelle des Spaltsensors bertragen. Die

Scheiben werden nach Typ sortiert und in die

richtige Verarbeitungslinie eingeordnet.

Kundennutzen:

Einfache und sichere Unterscheidung Leichte Integration in bestehende Fertigungs umgebung

Taktzeiteinsparung durch vollautomatisierten Prozess

Beim Einbau von Bremsscheiben in Automobi-

le muss jedem Automodell die richtige Brems-

scheibe zugeordnet werden. Da es zahlrei-

che verschiedene Bremsscheibentypen gibt,

mssen diese vor der Montage am jeweiligen

Fahrzeug dementsprechend sortiert werden.

oft sind die Form, Hhe und der Durchmes-

ser der Scheiben gleich. Das einzige Unter-

scheidungsmerkmal ist der Spalt zwischen

zwei Lftungsstegen. Der Laser-Profil-Scanner

gapCoNTroL erfasst diesen zuverlssig. Au-

erdem gewhrleistet diese 100%-Erkennung

eine sichere Unterscheidung und optimale

Weiterverarbeitung der Bremsscheibentypen.

Der Laser-Profil-Scanner gapCoNTroL 2611-

100 von Micro-Epsilon vereinfacht die Sor-

tierung der Scheiben: Die speziell auf Spalt-

erfassung abgestimmten Laser-Profil-Scanner

der Produktserie gapCoNTroL 2611-100

erfassen vollautomatisch die Breite zwischen

den Stegen. Die Scheiben werden dabei auf

einem Transportband am Scanner vorbei ge-

fhrt, die Stegbreite wird im Durchlauf erfasst.

Der Abstand der Stege variiert zwischen 15

mm bis 35 mm. Der Messwert wird anschlie-

end in Echtzeit an die SPS ber die Ethernet-

A p p l i k a t i o n e n

gapCONTROL

Drei Leistungsklassen Integrierter Controller Messprinzip: Laser-Linien-Triangulation

Unterscheidung von Bremsscheiben in der Automobilproduktion

Ausgabe 08 11

S e n s o r i k

A p p l i k a t i o n e n

raue Industrieumgebung stellt hohe Anspr-

che an die optischen Wegsensoren: Trotz

Staub und hohen Prozessgeschwindigkeiten

muss przise gemessen werden.

Seit vielen Jahren meistern die Laser-Senso-

ren der Serien optoNCDT 1700 und optoNCDT

2300 diese Herausforderungen. Doch sind

Strbewegungen (Bandbewegungen, radial-

bewegungen von Umlenkrollen oder Schwin-

gungen eines Grundkrpers) grer als das

Messobjekt, kann der Messprozess erschwert

oder gar verhindert werden. Ein Beispiel dafr

sind z.B. Falten in einem Band.

CSP2008

Umfassende Verrechnungsfunktionen Erweiterbar auf bis zu 6 Sensoren Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit

In solchen Fllen kompensiert der Universal-

controller CSP2008 die prozessbedingten

Grundbewegungen ber die relativen Grenz-

werte.

Dabei wird ber die letzten Messungen ein

Mittelwert gebildet. Er liefert die Basis zum ak-

tuellen Messwert des Sensors (obere Grafik).

Somit werden nur Messwerte ausgegeben,

die eine definierte Schaltgrenze berschreiten

(untere Grafik). So werden auch minimale Ab-

standsnderungen trotz starker Bewegungen

im Prozess erkannt.

Kundennutzen: Zuverlssige objekterkennung trotz hoher Grundbewegungen im Prozess Schnelle, przise und hochauflsende Messwertaufnahme Integrierte Lsung: Verrechnung in der Anlagensteuerung entfllt

Aktive Kompensation der Strbewegungen im Messprozess

12 Ausgabe 08

Ausgabe 08 13

S e n s o r i kS c h w e r p u n k t

1. Laser-Punkt-Triangulation:

dynamisch und flexibel

Die Laser-Triangulationssensoren zhlen zu

den optischen Standardmessverfahren. Die

Triangulation basiert auf einer einfachen geo-

metrischen Beziehung: Eine Laserdiode emit-

tiert einen Laserstrahl, der auf das Messobjekt

gerichtet ist. Die reflektierte Strahlung wird

ber eine optik auf einer CCD-/CMoS-Zeile

abgebildet. Der Abstand zum Messobjekt

kann ber eine Dreiecksbeziehung von der

Laserdiode, dem Messpunkt auf dem objekt

und dem Abbild auf der CCD-Zeile bestimmt

werden. Die Messauflsung reicht bis in den

Bruchteil eines Mikrometers. Die Intensitt

der reflektierten Strahlung hngt von der ob-

jektoberflche ab. Mit der real Time Surface

Compensation-Funktion (s. Infokasten S. 15)

von Micro-Epsilon knnen die Intensittsn-

derungen in Echtzeit geregelt werden. Das

optische Prinzip erlaubt je nach Bauart Mess-

abstnde von einigen mm bis ber 1 m. Je

nach Anforderungen werden kleine und hoch-

przise Messbereiche oder groe und genaue

Messbereiche realisiert. Der Messpunktdurch-

messer bleibt dabei klein. Micro-Epsilon bietet

ber 60 verschiedene Laser-Triangulations-

sensoren an. Neben analogen stehen digi-

tale Schnittstellen zur direkten Anbindung in

bestehende Umgebung zur Verfgung. Die

Sensoren mit digitalen Schnittstellen sind ber

einen externen PC konfigurierbar. Kompakte

Sensormodelle mit integrierten Controllern las-

sen sich selbst in enge Baurume problemlos

integrieren. Sie finden in der Industrie zahlrei-

che Anwendungsmglichkeiten in der Produk-

tionslinie, in Mess-, Prf- und Inspektionssys-

temen, in der Maschinenberwachung oder in

der Forschung und Entwicklung.

2. Laser-Linien-Sensoren:

Qualittsmessung mit Profil

Im laufenden Fertigungsprozess werden nicht

nur eindimensionale Gren (Materialdicke,

Vibrationen und Abstand) ermittelt, sondern

auch eine mehrdimensionale Qualittskontrol-

le (Profil- und Konturmessung) durchgefhrt.

Hier punktet die berhrungslose optische

Messtechnik mit Genauigkeit, Messgeschwin-

digkeit und Flexibilitt in Hinsicht auf die Mess-

objektoberflche. Die Laser-Profil-Scanner

fhren komplexe 2D/3D-Messaufgaben durch.

Hier greift das Prinzip der Laser-Linien-Triangu-

lation (Lichtschnittverfahren). Der punktfrmi-

ge Laserstrahl wird durch spezielle Linsen zu

einer Linie ausgedehnt. Zusammen mit der In-

formation ber die Distanz (z-Achse), berech-

net der integrierte Controller die Position der

Messpunkte entlang der Laserlinie (x-Achse)

und gibt beide Werte als 2D-Koordinate aus.

Bei einem bewegten Messobjekt oder einem

bewegten Sensor entsteht ein 3D-Abbild des

objektes. Es knnen bis zu 2,56 Mio. Punkte

pro Sekunde erfasst werden. Dank dem in-

tegriertem Controller sind die Laser-Scanner

Die verschiedenen optischen Messverfahren spielen eine entscheidende Rolle fr die zunehmende Automatisierung von

Fertigungs- und Prfprozessen. Sie vermessen die produzierten Bauteile und nehmen hierbei die Messpunkte schnell,

genau und sicher auf. Die Messdaten stehen in der Regel in Echtzeit zur Verfgung und knnen somit zur automatischen

Korrektur und Regelung direkt im Fertigungsprozess verwendet werden. Diese optimierten Ablufe verbessern die

Qualitt der Produkte, sparen Rohstoffe und Energie und senken damit die Herstellkosten. Mit einem breiten Programm

an przisen und schnellen optischen Weg- und Abstandssensoren nimmt Micro-Epsilon schon seit Jahren eine fhrende

Marktposition in der berhrungslosen Messtechnik ein. Mit dem Triangulationsprinzip werden Abstnde gegen ein

breites Spektrum von Materialoberflchen gemessen. Abhngig davon, ob ein Laserpunkt oder eine Linie auf die

Objektoberflche projiziert wird, erhlt man ein ein- oder zweidimensionales Ausgangssignal. Dazu werden Punkt

oder Linie ber eine Empfangsoptik in einem spitzen Winkel betrachtet und auf einem positionsempfindlichen Element

(CCD-Zeile oder -Matrix) abgebildet. Die Messwerte werden digital ber einen schnellen Signalprozessor verarbeitet. Die

Datenausgabe erfolgt sowohl als Analogwert als auch ber eine serielle Schnittstelle. Wird das Messobjekt oder alternativ

der Sensor bewegt, kann ber diese weitere Dimension auch ein dreidimensionales Profil des Objektes erzeugt werden.

Lasertriangulation: Von Punkt bis Linie

Expertenrunde

Erich WinklerProduktmanager optoNCDT

Dipl.-Ing. Christian Kmmerer, MBA. Produktmanager scanCoNTroL

Dipl.-Inf. Achim SonntagAbteilungsleiter Anlagen/Systeme

Die przise Messung in automatisierten Ablufen wird immer mehr gefordert. Hier setzen sich die optischen Messverfahren immer mehr durch. Sie knnen mehrdimensional vermessen, sind in der Messpunktaufnahme um ein Vielfaches schneller und die Messdaten stehen in der regel in Echtzeit in sehr hoher Genauigkeit zur Verfgung. Dies ermglicht eine automatische Korrektur und regelung in laufenden Prozessen mit dem Ziel nur noch Gutteile zu produzieren.

In vielen Prozessen mssen geometrische Gr-en kontinuierlich und hochgenau berwacht werden. Dazu eignen sich Micro-Epsilon Laser-triangulationssensoren aufgrund des przisen optischen Messverfahrens und der einfachen Integration ber verschiedene Bussysteme beson-ders gut. Durch echtzeitfhige Schnittstellen wie z.B. EtherCAT wird sich die Lasertriangulation in der Automatisierungstechnik weiter durchsetzen.

Bei der Profildickenmessung im Walzwerks- und Finishingbereich der Metallindustrie ist mit dem Schritt vom punktfrmigen Triangulationslaser hin zum Laserliniensensor ein enormer Techno-logiesprung gelungen. Mit der Nutzung des hheren Informationsgehalts der Linie lassen sich im Vergleich zum Punktsensor grere Mess bereiche mit hherer Przision realisieren, steigt die robustheit der Anlage in der rauen Industrieumgebung und ergibt sich die Mglichkeit zustzliche Merkmale messtechnisch zu erfassen.

Wie schtzen Sie die zuknftige Entwicklung der lasertriangulationsbasierten Messtechnik ein?

14 Ausgabe 08

S e n s o r i k S c h w e r p u n k t

kompakt ausgefhrt. Laser-Scanner besitzen

eine integrierte, hoch empfindliche Empfangs-

matrix. Sie ermglicht Messungen auf fast

allen industriellen Materialien weitestgehend

unabhngig von der oberflchenreflexion.

Die extrem leistungsfhige integrierte Kont-

rolleinheit und Ethernet-Schnittstelle machen

den Laser-Profil-Scanner fr eine Inline-Steu-

erung robotertauglich und somit gut geeignet

fr die dynamischen Fertigungstechnologien.

Der Laser-Linien-Scanner scanCoNTroL wird

eingesetzt zur Profil- und Konturmessung im

laufenden Fertigungsprozess von endlos pro-

duzierten Erzeugnissen (Extrusion, Walzen, Zie-

hen, etc.) oder von einzelnen Teilen (Stckgut).

Typische Anwendungen:

Profilerfassung an reifen, Drehteilen, Bahnschienen

roboterfhrung (Schweinhte, Fgeprozesse)

Koplanarittsmessung an elektronischen Bauteilen

Ebenheitsmessung an Blechbndern (Wlbungen, Schnitt- oder Stanzgrate)

Ausrichten des Trspalts in der Automobilfertigung

Messung der Breite und Tiefe von Nuten

Spaltmessung

Speziell fr die berhrungslose Spaltenmes-

sung wurde der gapCoNTroL Laserscanner

entwickelt. Dieser Sensor basiert ebenfalls auf

der Technologie der Laserlichtschnittsenso-

ren, greift aber auf ein vllig neues Auswerte-

verfahren zurck. Der Laser-Linien-Triangulator

gapCoNTroL untersttzt den Anwender bei

Schweivorgngen, Messen von Bndigkeit,

berlappung, Annherung, Hhenversatz

usw. Die Daten werden anschlieend fr die

robotersteuerung oder Qualittssicherung

verwendet. Die gesamte Elektronik ist im Sen-

sor integriert, wodurch er schnell und einfach

montiert werden kann.

Mit dem Tool gapCoNTroL Setup Software

wird der Sensor schnell auf die Messaufgabe

eingestellt. Je nach Spaltart stehen nur die n-

tigen Parameter zur Verfgung, um die Einstel-

lungen so einfach wie mglich zu halten. Die

Software kann auch ohne Scanner in vollem

Umfang getestet werden. Standard Ausgn-

ge des Sensors sind FireWire, Ethernet oder

rS422. Weitere Ausgangsarten stehen ber

die output-Unit zur Verfgung.

Auf alles achten

Grundstzlich ist keine pauschale Aussage

darber mglich, ob ein objekt mit Laser-

Scanner messbar ist oder nicht. Der Erfolg der

Messung ist immer davon abhngig, welche

Parameter gemessen werden sollen und un-

ter welchen Umstnden die Messung erfolgen

soll. Deshalb ist eine Beurteilung der reali-

sierbarkeit von objekt zu objekt neu zu tref-

fen. Der Erfolg einer Messung ist z. B. davon

abhngig, wieviel Zeit fr eine Messung zur

Verfgung steht. Je langsamer ein objekt den

Laserstrahl passiert, desto mehr Zeit steht zur

Datenaufnahme zur Verfgung. Demzufolge

kann auch keine pauschale Aussage getrof-

fen werden, ob Messungen, die im statischen

Zustand brauchbare Ergebnisse geliefert ha-

ben, auch im dynamischen Zustand verwend-

bar sind. Die Qualitt des Ergebnisses hngt

ebenfalls davon ab, welche reflexionseigen-

schaften das Messobjekt hat. Je nachdem,

wie stark absorbierend oder reflektierend

das Messobjekt ist, knnen mehr oder weni-

ger gute Daten gewonnen werden. Auch das

zugrundeliegende Material ist fr den Erfolg

der Messung verantwortlich. Als letzter Faktor

fr den Erfolg steht die Kontur, bei der durch

mgliche Abschattungen oder Mehrfachrefle-

Ausgabe 08 15

S e n s o r i kS c h w e r p u n k t

xionen das Profil Fehlstellen oder unbrauchba-

re Profilpunkte aufweisen kann. Diese grund-

legenden Faktoren knnen das Messsignal

essentiell beeinflussen und Fehlstellen oder

Ausreier zur Folge haben.

Die richtige Einstellung

Trotz all dieser kritischen Faktoren kann aus

einem schwierig auszuwertenden Signal mit

Ausreiern und Fehlstellen ein durchgngiges

Signal mit deutlich erkennbarem oberflchen-

profil erstellt werden. Dies erreicht man durch

die individuelle, richtige Einstellung des Sen-

sors, die auf das Messobjekt abgestimmt ist.

Mit verschiedenen Filtern und Einstellungen

der Belichtungszeit knnen hufig mangelhaf-

te Signale in einer zweiten Messung soweit ver-

bessert werden, dass am Ende eine nutzbare

Information zur Verfgung steht. Beispielswei-

se wird die Messung eines bewegten, schwar-

zen Gummiobjekts mit kurzer Belichtungszeit

ein eher unbrauchbares Profil liefern (da unter-

belichtet), als wenn das objekt nicht bewegt

wird und dadurch eine lngere Belichtungszeit

ber das ganze Profil mglich ist.

Erfassung groer Messbereiche

Ein Nachteil aller hochauflsenden Messme-

thoden ist, dass sie lediglich kleine Messfelder

aufweisen. Standardmige Laserlinien-Trian-

gulationsgerte, die etwa 10 m Auflsung

erreichen, haben einen Messbereich von un-

gefhr 2 cm. Bei anderen Sensoren sieht es

hnlich aus. Damit knnen Wendeschneid-

platten, Bohrer, Frser und andere Werkzeuge

mit hnlichen Dimensionen vermessen wer-

den, aber keine objekte, die einige Dezimeter

gro sind. Um groe Messbereiche erfassen

zu knnen, sind Mechaniken ntig, die das

kleine Messfeld einer hochgenauen Sensorik

ber das Messobjekt verfahren. Da die Positi-

oniergenauigkeit einer gngigen Mechanik viel

zu ungenau ist, muss diese von einem inkre-

mentalen Wegmesssystem bestimmt werden.

3. Mess- und Prfsysteme:

Przisionsverbund

Die einzelnen Triangulationssensoren werden

in den Messsystemen z.B. fr die Dicken-

messung von Metallen eingesetzt. Die Laser-

Profil-Sensoren messen zuverlssig auch auf

verkipptem und welligem Metallband. Im Un-

terschied zu den radiometrischen Systemen

und Isotopenverfahren bietet die Laserlinie

hohe ortsauflsung bis zum rand. Der kleine

Messpunkt ermglicht erstmalig Messungen

einzelner Streifen hinter Lngsteilscheren.

Auerdem kann durch das Messprinzip an der

Bandoberflche unabhngig von Legierungen

gemessen werden.

Dickenmessung von Laufflchen

und Seitenwnden

Die Systeme der reihe TTP 8301 arbeiten auf

Basis des Lichtschnittverfahrens, bzw. traver-

sierender Triangulation. Sie sind in Form von

o-rahmen aufgebaut und generieren bei der

berhrungslosen Messung der Geometrie von

Gummibahnen vortreffliche resultate. Sie leis-

ten damit einen wichtigen Beitrag zu hoher

Qualitt und effizienter Prozessregelung in

der reifenproduktion. Die Systeme arbeiten

im Differenzbetrieb, d.h. aus zwei Abstandssi-

gnalen wird die Dicke des Materials ermittelt.

Whrend beim TTP 8301.I eine Laserlinie auf

das Material projiziert wird, welche dann mit ei-

ner Kamera aufgenommen wird, ist im System

TTP 8301.CT je ein Wegsensor im Unter- und

obergurt des o-rahmens auf einem Schlitten

integriert. Aus dem Abstand der Sensor- bzw.

Kameraanordnungen zueinander und der

Summe ihrer Signale resultiert die Dicke des

zu messenden Material

Neben einer vollautomatischen in-situ Kali-

bration verfgen die Systeme ber tempe-

raturinvariante Kompensationselemente, mit

deren Hilfe die Unabhngigkeit der Messung

von Temperatureinflssen gegeben ist. Damit

sind sie prdestiniert fr den Einsatz in rauher

Industrieumgebung und sind auerdem in der

Lage ihre Przision zu jedem Zeitpunkt inline

nachzuweisen. Alle eingesetzten Sensortech-

nologien messen berhrungslos, verschlei-

frei und ohne Isotopen- oder rntgenstrah-

Einzigartige Eigenschaft der Serien optoNCDT 1700, 1810, 2200 und 2220. Mit dieser Funktion wird der reflexionsgrad des Messobjekts whrend der laufenden Belichtung gemessen und in Echtzeit ausgeregelt. Selbst bei einem oberflchenwechsel von Schwarz auf Wei zeigt das Signal keine sprunghaften nderungen oder falsche Daten.

Real Time Surface Compensation (RTSC)

lung. Sie liefern damit langfristig zuverlssige

Daten, ohne Folgekosten zu generieren. Sys-

teme und Anlagen der Familie thicknessCoN-

TroL TTP 8301 verfgen durch patentierte

Linearisierungsverfahren ber Przisionen, die

auch zuknftigen Ansprchen des reifenbaus

gerecht werden.

Inspektion der Reifengeometrie

Die Systeme der Familie TGI 8302.LLT sind

mit drei applikationsspezifischen Triangulati-

onslaserscannern ausgerstet. Sie erfassen

die radiale und axiale Unwucht und erkennen

unzulssige Beulen und Einschnrungen am

reifen. Damit leisten sie einen wichtigen Bei-

trag zu mehr Zuverlssigkeit und Qualitt, bei

der Herstellung einer der Komponenten mit

der hchsten Sicherheitsrelevanz im Automo-

bil und Nutzfahrzeugbau.

Die richtige Wahl

Die berhrungslose Messtechnik berzeugt

durch hohe Przision und Messgeschwindig-

keit, kompakte Gre und schnelle Datenver-

arbeitung. Dem Anwender stehen verschie-

dene Messsysteme zur Verfgung. Jedes

Messprinzip hat seine Besonderheiten, Vor-

teile und Einschrnkungen, die bercksichtigt

werden mssen. Einfache Sensoren fr Stan-

dardanwendungen knnen nach Katalog oder

im Internet ausgewhlt und bestellt werden.

Anspruchsvolle Anwendungen mit hherer

Auflsung, robustheit, Temperaturstabilitt,

Linearitt oder besonderen Montage- und

Einbaubedingungen erfordern dagegen oft

Speziallsungen und Kundenanpassungen.

Eine optimale Lsung setzt eine qualifizierte

messprinzipunabhngige technische Bera-

tung voraus.

16 Ausgabe 08

S e n s o r i k S c h w e r p u n k t

Przision hoch fnf

Der Schnelle optoNCDT 1630

Der ProblemlseroptoNCDT 2300LL

Der AuergewhnlicheoptoNCDT 1700BL

Anstelle des herkmmlichen Laserpunkts

projiziert der Laser-Sensor der Serie op-

toNCDT 2300LL eine winzige Laserlinie

auf die Messobjektoberflche. Dank die-

ser Laserlinie eignet sich der optoNCDT

2300LL besonders fr przise Weg- und

Abstandsmessungen auf glnzende so-

wie porse und raue oberflchen. Die

hohe Messrate von bis zu 49 kHz erlaubt

es, in schnellen Prozessen zuverlssig zu

messen. Die Parametrierung des Laser-

sensors erfolgt ber ein Webinterface, das

ber die Ethernet-Schnittstelle angespro-

chen wird.

Details Messbereich: 2 bis 50 mm Linearitt max. 0,6 m Auflsung max. 0,03 m Einstellbare Messrate bis 49,02 kHz Schnittstellen: Ethernet, EtherCAT, rS422 und analog

Advanced real-Time-Surface- Compensation

Integrierter Controller Komfortables Webinterface

Anwendung Messungen gegen glnzende und strukturierte oberflchen.

Die Laser-Punkt-Sensor optoNCDT

1700BL mit der Blue-Laser-Technik misst

przise und zuverlssig auf glhende

Metalle und glhendes Silizium. Der blau-

violette Laser bringt hier entscheidende

Vorteile. Auch bei Messungen auf orga-

nische Stoffe wie Funiere, Holz oder Haut

trgt der blaue Laser zu hoher Przision

bei. Durch den kurzwelligen blau-violetten

Laser dringt das Licht nicht in das Mess-

objekt ein bzw. weist eine deutlich bessere

Stabilitt auf.

Details Messbereich: 20 bis 1000 mm Linearitt max. 16 m Auflsung max. 1,5 m Einstellbare Messrate bis 2,5 kHz Analog- und Digitalausgang Integrierter Controller real-Time-Surface-Compensation Frei programmierbare Grenzwert- schalter

Anwendung Fr glhendes Metall (bis 1600C), Silizium (bis 1150C) sowie organische

Stoffe

Der analoge Laser-Punkt-Sensor der Bau-

reihe optoNCDT 1630 ist besonders fr

schnelle Messungen von Weg, Abstand

und Position geeignet. Die Baureihe LD

1630 erreicht eine maximale Grenzfre-

quenz von 100 kHz. Zur optischen An-

passung an variierende Messobjekto-

berflche verfgt die Baureihe ber eine

automatische Lichtstrkenregelung. Mit

dem Universalcontroller CSP 2008 knnen

mehrere Sensoren zu Messsystemen (z.B.

fr Dickenmessung) erweitert werden.

Details Grenzfrequenz max. 100 kHz Messbereiche: 0,5 bis 50 mm Linearitt max. 1 m Auflsung max. 0,02 m Ethernet- & Analog-Schnittstellen Kompakte Bauform Software-Tool zum Auslesen der Messwerte

Anwendung Vibrationsmessung Crashtests Prfanlagen fr Schwingungselemente Positionskontrolle von Kolben Planheitskontrolle

Video: Messprinzip Blue-Laser-Triangulation http://bit.ly/1nZcBoS

Link zum Produkt: http://bit.ly/1ghJY97

Link zum Produkt: http://bit.ly/oaIpnq

Die wichtigsten lasertriangulationsbasierten Sensoren und Messsysteme

Ausgabe 08 17

S e n s o r i kS c h w e r p u n k t

Der AutomatisiererscanCoNTroL 2900

Das 24/7-MesssystemthicknessCoNTroL MTS 8201

Der Laser-Linien-Sensor scanCoNTroL

2900 mit integriertem Controller ist in ei-

nem 380g-leichten Aluminiumgehuse

untergebracht. Der nur zigarettenschach-

telgroe Sensor besticht mit groem

Funktionsumfang: Bis zu 4000 Profile pro

Sekunde werden an den PC zur Weiterver-

arbeitung bertragen. Gleichzeitig knnen

die digitalen Eingnge zur Synchroni-

sation, Triggerung oder als Encoderein-

gang genutzt werden. scanCoNTroL

2600/2900 eignet sich besonders fr An-

wendungen, die ein geringes Sensorge-

wicht voraussetzen.

Details Sehr kompakt und hochgenau Elektronik komplett integriert Ethernet GigE-Vision / rS422 Direkte Einbindung in SPS Messrate bis zu 2.560.000 Punkte/sec Bis zu 1280 Punkte/Profil

Anwendung Moderne Fertigungslinien Befestigung am roboterarm

Die Systeme der reihe MTS 8201 sind

als o-rahmen aufgebaut und beeindru-

cken in der Dickenmessung vor allem bei

groen Materialbreiten durch ihre Stabili-

tt und Genauigkeit. Bei ihrem Einsatz in

Walzwerken und Servicecentern liefern sie

fr die regelung der Produktion sowie in

der Qualittskontrolle Messergebnisse mit

hchster Przision. Die Systeme arbeiten

traversierend im Differenzbetrieb, d.h. im

Unter- und obergurt des o-rahmens ist

jeweils ein applikationsspezifischer Weg-

sensor (Laser-Punkt-Sensor, Laser-Scan-

ner, kapazitiver Sensor) auf gekoppelten

Schlitten integriert.

Aus der Differenz des Abstands der Sen-

soren zueinander und der Summe ihrer

Signale resultiert die Dicke des zu mes-

senden Materials. Auf den traversierenden

Schlitten befinden sich ferner Hochge-

schwindigkeits-Lasertaster, um die Breite

des Materials (in Spaltanlagen auch die

Breiten der einzelnen ringe) zu messen.

Neben einer vollautomatischen Kalibrie-

rung verfgen die Systeme optional ber

temperaturinvariante Kompensationsrah-

men, mit deren Hilfe die Unabhngigkeit

der Messung von Temperatureinflssen

gegeben ist. Damit sind sie prdestiniert

fr den Einsatz in rauer Industrieumge-

bung und sind auerdem in der Lage ihre

Przision zu jedem Zeitpunkt inline nach-

zuweisen.

Video: Laser-Linien-Tri-angulationssensor http://bit.ly/oaIuHC

Video: Berhrungslose Dicken-messung von Aluminium http://bit.ly/1lDb7Z9

Alle eingesetzten Sensortechnologien

messen berhrungslos, verschleifrei und

ohne Isotopen- oder rntgenstrahlung.

Sie liefern damit langfristig zuverlssige

Daten, legierungsunabhngig und ohne

Folgekosten zu generieren.

Details Materialbreite bis 4000 mm Materialdicke von

Ausgabe 08

Freie Kapazitten

in der Sensorik

S e n s o r i k I m V i s i e r

1 8

Ausgabe 08 19

S e n s o r i kI m V i s i e r

Physikalische Grundlagen des kapazitiven Messprinzips Das kapazitive Messprinzip gehrt zu den klassischen Verfahren der industriellen Weg-, Abstands- und Positionserfassung. Die kapazitiven Sensoren arbeiten berhrungslos, verschleifrei und nanometergenau und werden in unterschiedlichsten Branchen eingesetzt: nicht nur in der Produktion, sondern auch im Labor und Operationssaal.

Das Messprinzip

Beim kapazitiven Messprinzip bilden Sen-

sor und Messobjekt Platten eines idealen

Kondensators: Durchfliet ein Wechselstrom

mit konstanter Frequenz und Amplitude den

Sensorkondensator, so ist die Amplitude der

Wechselspannung am Sensor proportional

dem Abstand zum Messobjekt.

Kapazitive Sensoren zhlen zu den przises-

ten Messsystemen berhaupt - es werden

Auflsungen von weit unter einem Nanometer

erzielt. Da thermisch bedingte Leitfhigkeits-

nderungen des Messobjekts keinen Einfluss

auf die Messung haben, ist das Prinzip auch

bei starken Temperaturschwankungen stabil.

Im Messprozess kann sich das Feld auch

seitlich der Elektrode ausbreiten. In diesem

Fall konnte eine fehlerhafte Abstandsinfor-

mation vermittelt werden. Um diesen rand-

effekt zu vermeiden, wird um die Elektrode

ein Schutzring montiert. Er dmmt das Feld

ein und erzeugt ein homogenes Messfeld.

Die vom Schutzring ausgehenden Feldlinien

werden bei der Messung nicht bercksichtigt.

Dadurch wird eine lineare Kennlinie erreicht.

Hohe Messprzision setzt bestimmte Mess-

bedingungen voraus: Die Umgebung muss

sauber und trocken sein, da nderungen des

Materials zwischen Sensor und Messobjekt

eine empfindliche Auswirkung auf das Signal

haben. Ebenfalls ist auf die relativ geringe Ka-

bellnge zwischen Sensor und Controller zu

achten. Beim Standardgert mit integriertem

Vorverstrker ist sie mit 1 m definiert (je nach

Modell sind bis 3 m mglich). Mit einem exter-

nen Vorverstrker sind zustzlich bis zu 20 m

Abstand zwischen Controller und Vorverstr-

ker mglich. Soll der Sensor einen Messbe-

reich von mehreren Millimetern aufweisen,

steigt die Gre der Sensorgeometrie immer

schneller.

Als elektromagnetisches Verfahren misst ein

kapazitives Messsystem auf alle Metalle mit

stabiler Empfindlichkeit und Linearitt. Fr eine

konstante Messung ist eine gleichbleibende

Dielektrizittskonstante zwischen Sensor und

Messobjekt eine wichtige Voraussetzung, da

das Messsystem empfindlich auf nderungen

des Dielektrikums im Messspalt reagiert. Ka-

pazitive Sensoren messen auch gegen Isola-

torwerkstoffe, da diese als gendertes Dielekt-

rikum erfasst werden.

Kapazitiver Controller nach Baukastenprinzip

Fr den flexiblen Einsatz der kapazitiven Sen-

soren, stellte der Sensorikspezialist Micro-Ep-

silon einen neuen Controller capaNCDT 6200

vor, der auf bis zu 4 Messkanle erweitert

werden kann. Die zustzlichen Kanle kann

der Benutzer selbst, ohne Einschrnkungen in

der Leistungsfhigkeit und Bedienbarkeit der

Software, hinzufgen oder entfernen. Der neue

Controller besitzt eine Ethernet- und EtherCAT-

Schnittstelle; die Bedienung erfolgt per Web-

oberflche. Wie bei den frheren Modellen,

knnen alle kapazitiven Wegsensoren von

Micro-Epsilon ohne weitere Kalibrierung an

den Controller angeschlossen werden. Um die

Genauigkeit der Messergebnisse zu erhhen,

knnen kundenspezifische Kennlinien abge-

speichert werden.

Zusammenfassung

Kapazitive Sensoren werden berall dort ein-

gesetzt, wo przise und stabile Ergebnisse ge -

fordert werden. Sie werden verwendet um Vibra-

tionen, Auslenkung, Ausdehnung, Weg, Durch-

biegung, Verformung, Dicke u.a. zu messen.

Das kapazitive Messprinzip. Der Schutzring erzeugt ein deutlich homogeneres Messfeld als es ohne Schutzring der Fall wre.

Dipl.-Ing. Stefan StelzlProduktmanager capaNCDT

stefan.stelzl@micro-epsilon.de

Kontakt:

20 Ausgabe 08

S e n s o r i k

Automatisierung I Ein neuer ka-

pazitiver Controller verbindet Vor-

teile der przisen Messtechnik mit

niedrigen Kosten. Durch die kleine

Baugre und einfache Bedie-

nung eignet sich das capaNCDT

6110 fr die Weg-, Abstands- und

Positionsmessung in den verschie-

densten Branchen vom Prfstand

bis zur Automatisierung.

Das neue capaNCDT 6110 ist das

Nachfolgeprodukt des capaNCDT

6100. Der kompakte Controller

besticht durch hohe Leistungsf-

higkeit bei gleichzeitig niedrigen

Kosten. Daher ist er besonders fr

oEM- und Serienanwendungen

geeignet. Das System bietet eine

Auflsung von 0,015% d.M. bei

einer Bandbreite von 1kHz. Das

Die wirtschaftliche Abstandsprzision

Spindelwachstum berhrungslos erfassen

M e s s e - H i g h l i g h t s

Standardmodell ist ab Lager ver-

fgbar. Das capaNCDT 6110 ist

kompatibel mit allen Sensoren der

capaNCDT-Produktserie.

Die kapazitive Wegmessung ge-

hrt zu den przisesten Messver-

fahren der berhrungslosen Weg-

messung: Dabei bilden der Sensor

und das Messobjekt die Elektro-

den eines idealen Plattenkonden-

sators. Die Abstandsnderung der

Platten beeinflusst die Gesamt-

Werkzeugmaschinenbau I Um

die Positionsfehler in einer Werk-

zeugmaschine zu minimieren,

misst der Wirbelstromsensor

die thermische Ausdehnung der

Hochfrequenzspindel.

Als Herzstck einer Werkzeugma-

schine entscheidet die Spindel

ber die Mahaltigkeit und die

oberflchengte des zu bearbei-

tenden Werkstcks. Hohe Dreh-

zahlen und Wrmeentwicklung

fhren zur axialen Ausdehnung der

Werkzeugspindel und dem daraus

resultierenden Positionsfehler bei

der Werkstckbearbeitung. Der

neue Miniatur-Wirbelstromsensor

eddyNCDT SGS 4701 erfasst die

thermische und zentrifugalkraftbe-

dingte Ausdehnung von Hochfre-

quenzspindeln mittels Messung

auf den Labyrinth-ring.

Die Messwerte flieen als gesetz-

ter offset in die CNC-Steuerung

ein und kompensieren den Posi-

tionsfehler. Die Miniatur-Sensor-

Modelle haben die Abmessungen

von 4,5 x 10 x 12 mm oder 4 x 4

x 10 mm und knnen zusammen

mit dem Controller in die Werk-

zeugspindel integriert werden. Zur

einfachen Handhabung und um

mglichst hohe Genauigkeiten zu

erreichen, wird das eddyNCDT

SGS 4701 werkseitig auf ferroma-

gnetische oder nicht-ferromag-

netische Werkstoffe des Kunden

kalibriert.

Zur Temperaturkompensation des

eddyNCDT SGS 4701 wird ber

den Widerstand der Wirbelstrom-

spule die Temperatur des Sensors

erfasst. Dieses Signal wird auch

dem Kunden zur Verfgung ge-

stellt und man kann evtl. auf eine

zustzliche Temperatur-Sensorik

verzichten. Dank Einbaukompa-

tibilitt zum Vorgngermodell ist

die neue miniaturisierte Sensorik

jederzeit nachrstbar. Der oEM-

basierte Sensor ist ab sofort als

Katalogprodukt erhltlich.

kapazitt des Systems. ber die

Amplitude der Wechselspannung

am Sensor wird der Abstand zum

Messobjekt proportional bestimmt.

Typische Anwendungsgebiete des

capaNCDT 6110 sind Automa-

tisierung, Halbleiterproduktion,

Maschinenbau, Medizin und Prf-

standstechnik.

Kontrolleinheit integriert. Dies er-

mglicht den Einsatz in komplexen

Maschinen, die nur wenig Platz fr

Sensorik lassen.

Profilfrequenzen von bis zu 4000

Hz schaffen die Grundlage fr

die Nutzung in Hochgeschwindig-

keitsanwendungen, beispielsweise

zur Schienenvermessung auf fah-

renden Zgen montiert. Dabei sind

verschiedene Messbereiche von

25 mm bis zu 140 mm Laserlinien-

lnge verfgbar.

Zur Messwertbertragung steht

eine Ethernet- (UDP, Modbus) und

eine serielle Schnittstelle (rS422,

Modbus) zur Verfgung. Auer-

dem knnen analoge Signale oder

digitale Schaltsignale ber eine

output-Unit ausgegeben werden.

Anwendungen und Materialien, fr

die die blauen Laserprofilscanner

scanCoNTroL 26xx/BL und 29xx/

BL besonders geeignet sind:

Ausgabe 08 21

turboSPEED DZ140: strsicher bis 285 C

Laser-Scanner macht blau

Motorentwicklung I Das neue wir-

belstrombasierte Sensorsystem er-

fasst die Drehzahl von Turboladern

im Prfstand und Fahrversuch. tur-

boSPEED DZ140 ist optimiert fr

dnne Turbinenradschaufeln aus

Alu minium oder Titan. Das System

ist temperaturstabil und extrem si-

cher gegen Strungen.

Mit dem turboSPEED DZ140

wurde die dritte Generation der

Turbolader-Drehzahlmessung

auf Wirbelstrombasis etabliert.

Das Sensorsystem eignet sich fr

Drehzahlmessungen von 200 bis

400.000 U/min.

Automatisierung I Die Laser-Pro -

fil-Scanner der Baureihe scan-

CoNTroL wurden um zwei Mo-

delle mit blauer Laserdiode erwei-

tert: scanCoNTroL 26xx/BL und

29xx/BL.

Die Technologie verwendet La-

serdioden mit einer kurzen Wel-

lenlnge von 405 nm. Die be-

sonderen Eigenschaften dieses

Wellenlngenbereiches ermg-

lichen den Einsatz unter bisher

unmglichen Bedingungen. Auch

werden Messungen an oberfl-

chen mglich, deren reflektions-

eigenschaften oder Transparenz

viele optische Messungen eigent-

lich ausschlieen wrden.

Die Modelle scanCoNTroL 26xx/

BL und 29xx/BL bieten die gleichen

herausragenden Eigenschaften,

die auch die scanCoNTroL 26xx

und 29xx mit roter Laserdiode aus-

zeichnen: In der besonders kom-

pakten Bauform ist die komplette

Der im Durchmesser nur 3 mm

groe Sensor erreicht hchste

Strfestigkeit unter schwierigen

Prf standsbedingungen. Die inte-

grierte Temperaturmessung er-

fasst unter anderem auch die tat-

schliche Umgebungstemperatur

am Sensor.

turboSPEED DZ140 bietet im Ver-

gleich zu anderen Wirbelstrom-

Dreh zahlmesssystemen eine um

Faktoren hhere Strsicherheit.

Das Messsystem DZ 140 ist re-

sistent gegen l und Schmutz.

Die Betriebstemperatur des Mini -

Sensors betrgt bis 285 C.

Rot glhende Metalle:

Das rote Glhen blendet rote

Profilscanner in der regel. Blaue

Scanner strt das hingegen nicht.

(Halb-)transparente Materialien:

Durch die kurze Wellenlnge dringt

die blaue Laserlinie deutlich gerin-

ger in die oberflche ein, als die

rote

Organische Materialien:

Auch hier zeigt sich ein deutlich

geringeres Eindringverhalten des

blauen Lasers und damit hhere

Messgenauigkeit.

Gerade gegenber optischen

Drehzahlmesssystemen ist dies

ein entscheidender Vorteil, da

somit kontinuierlich hochgenaue

Messergebnisse erzielt werden.

Das durchdachte Konzept ermg-

licht zudem einen einfachen Sen-

sortausch ohne Einstellarbeiten.

Zu sehen auf:

HANNOVER MESSE07.04.2014 - 11.04.2014Halle 9 / Stand D05

SENSOR+TEST / NRNbERg03.06.2014 - 05.06.2014Halle 12 / Stand 337

CONTROl / Stuttgart06.05.2014 - 09.05.2014Halle 1 / Stand 1304

22 Ausgabe 08

S e n s o r i k E n g a g e m e n t

Integrationskalender

Digitale ortskampagne

Die VHS-Passau hat zusammen mit niederbayerischen Unternehmen,

unter anderem auch Micro-Epsilon, einen interkulturellen Kalender ge-

staltet. Jeden Monat erzhlen deutsche und auslndische MitarbeiterIn-

nen Geschichten von erfolgreicher Integration.

Die Ortenburger Unternehmen Micro-Epsi-

lon Messtechnik, R. Scheuchl, Niederbay-

erische Schotterwerke Rieger & Seil, Sonn-

leitner Holzbauwerke und Kason starten

die Initiative Leben-in-Ortenburg.de, um

die Marktgemeinde Ortenburg als offenen,

lebenswerten und wirtschaftstarken Ort zu

prsentieren.

Ziel der Initiative ist es, durch eine positive Au-

endarstellung insbesondere den Zuzug von

Fachkrften mit deren Familien zu frdern.

Durch diesen Zuzug wird es mglich, dem

demographischen Wandel entgegenzuwirken

und damit die zahlreichen Angebote in der

Marktgemeinde weiter auszubauen. Davon

profitiert die gesamte Gemeinde Gewerbe-

treibende wie auch Privatleute. erlutert Dr.

Thomas Wipeintner die Motivation der Initi-

atoren von Leben-in-ortenburg.de. orten-

burg bietet laut den Initiatoren fr seine Gre

ein hervorragendes Angebot in den Bereichen

Kinderbetreuung, Schulen, Kunst, Kultur, Kir-

che, Freizeit, Gastronomie, Einzelhandel und

Vereinsleben. Attraktives Bauland, zukunftssi-

chere Arbeitspltze von Handwerk bis High-

tech, Mehrgenerationenleben und eine offene

Willkommenskultur mit konkreter Unterstt-

zung durch die Gemeindeverwaltung runden

das Angebot fr interessierte Familien ab.

Die neue Internetseite www.leben-in-orten-

burg.de beinhaltet Imagefilm, regionale Stel-

lenbrse und Immobilienmarkt, sowie Kurz-

profile von ortenburger Gewerben, Vereinen,

ffentlichen Einrichtungen und Institutionen.

ortenburger Gewerbetreibende und Brger

knnen sich kostenlos auf der Webseite regis-

trieren und ihre Angebote in Form von Kurz-

profilen, Stellen- und Immobilienangeboten

auf der Seite darstellen.

Die Auenwirkung und Verbreitung des Ange-

botes soll ber soziale Medien, Verteilung von

Flyern sowie durch Verlinkung auf den Web-

seiten der teilnehmenden Gewerbetreibenden

Vorlesung an der HS Esslingen

Der Produktmanager fr Farbsensorik bei Micro-Epsilon Eltrotec, Joa-

chim Hueber, hat im Wintersemester 2013/2014 im rahmen der Vor-

lesung Messtechnik mehrere Vortrge an der Hochschule Esslingen

gehalten. Anhand der Farberkennung sollte den Mechatronik- und Elek-

trotechnik-Studenten die praktische Anwendung der optischen Mess-

technik nher gebracht werden.

gewhrleistet werden. Das Angebot bietet so-

mit allen Brgern die Mglichkeit, sich an der

positiven Darstellung der Marktgemeinde or-

tenburg nach innen und auen zu beteiligen.

www.leben-in-ortenburg.de

Video: Willkommen in Ortenburg! http://bit.ly/1qC32YE

2013 auf der SPS/IPC/Drives prsentiert Micro-Epsilon seine Sensorik-Neuheiten auf einem 100 m2 groen Stand.

Ausgabe 08 23

S e n s o r i k

Messeauftritt damals ... und heute

Branchenindex

Automatisierung ......................... 5, 11, 20, 21

Automotive .......................... 4, 6, 8, 9, 10 , 21

Botanik ......................................................... 6

F&E ............................................................... 6

Metallproduktion................................... 15, 17

Werkzeugmaschinenbau ........................... 20

Produktindex

capaNCDT Kapazitive Wegsensoren ........................................................................................... 18

colorSENSOR Universelle Farbsensoren ................................................................................ 8, 22

CSP2008 Universallcontroller fr bis zu 6 Sensoren.. .................................................................. 11

gapCONTROL Laser-Profilsensoren zur Spaltmessung ....................................................... 10, 12

eddyNCDT Wirbelstrom-Wegsensoren ........................................................................................ 20

ELTROTEC Technische Endoskope .............................................................................................. 6

optoCONTROL Hochauflsende optische Przisions-Mikrometer ............................................... 5

optoNCDT Abstands- und Positionssensoren nach dem Laser-Triangulationsverfahren 9, 12, 16

scanCONTROL 2D/3D Laser-Profilsensoren .............................................................. 1, 12, 16, 21

thicknessCONTROL Dickenenmesssysteme fr versch. Branchen ...................................... 15,17

turboSPEED Drehzahl-Messystem fr Turbolader ...................................................................... 21

C h r o n i k

1977 Einer der ersten Messestnde auf der Interkama 1985 stellte Micro-Epsilon zum erstem Mal auf der weltweitgrten Industriemesse, der Hannover Messe aus. Aufgrund der hohen resonanz wird bis heute auf der Hannover Messe ausgestellt.

1977 2013

1985

Seit 1968 Jahren lst Micro-Epsilon Messtechnik die schwierigsten Aufgaben fr die Messung von Weg, Abstand, Position und Temperatur.

Ausschlaggebend fr die Vermarktung sind vor allem damals und heute Messeauftritte im In- und Ausland.

Trotz der zunehmenden digitalen Kommunikation wird bei Micro-Epsilon der direkte Kontakt zum Kunden auf einer Messe geschtzt. Hier knnen

Messaufgaben in Detail besprochen werden und konkrete Anfragen angeschlossen werden.

Unsere News bei:

MICro-EPSILoN

MESSTECHNIK GmbH & Co. KG

Knigbacher Str. 15

94496 ortenburg / Germany

Tel. +49 85 42/168-0

info@micro-epsilon.de

www.micro-epsilon.de

.com/microepsilon

.com/MicroEpsilon

nd

erun

gen

vorb

ehal

ten

/ Y97

6034

5-A

0810

34G

KE

www.youtube.com/MicroEpsilonSensors

www.xing.com/companies/micro-epsilonmesstechnik