Im laufenden Fertigungsprozess werden nicht nur eindimensionale Größen, wie Materialdicke, Vibrationen und Abstand, ermittelt, sondern auch eine mehrdimensionale Qualitätskontrolle, wie die Profil- und Konturmessung, durchgeführt. Hier punktet die berührungslose optische Messtechnik mit Genauigkeit, Messgeschwindigkeit und Flexibilität hinsichtlich der Messobjektoberfläche. Die Laser-Profil-Scanner führen komplexe 2D/3D-Messaufgaben durch. Hier greift das Prinzip der Laser-Linien-Triangulation, das sogenannte Lichtschnittverfahren. Der punktförmige Laserstrahl wird durch spezielle Linsen zu einer Linie ausgedehnt. Zusammen mit der Information über die Distanz (z-Achse), berechnet 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 können bis zu 2,56 Millionen Punkte pro Sekunde erfasst werden.

Dank dem integrierten Controller sind die Laser-Scanner kompakt ausgeführt. Laser-Scanner besitzen eine integrierte, hoch empfindliche Empfangsmatrix. Sie ermöglicht Messungen auf fast allen industriellen Materialien weitestgehend unabhängig von der Oberflächenreflexion. Die extrem leistungsfähige integrierte Kontrolleinheit und Ethernet-Schnittstelle machen den Laser-Profil-Scanner für eine Inline-Steuerung robotertauglich und somit gut geeignet für die dynamischen Fertigungstechnologien. Der Laser-Linien-Scanner wird eingesetzt zur Profil- und Konturmessung im laufenden Fertigungsprozess von endlos produzierten Erzeugnissen, zum Beispiel bei der Extrusion, beim Walzen oder beim Ziehen, oder von einzelnen Teilen, das heißt beim Stückgut.

Real-Time-Surface-Compensation

Laser-Sensoren von Micro-Epsilon erfassen neben matten Oberflächen auch metallische und glänzende Objekte. Die Real-Time-Surface-Compensation passt bei schnell wechselnden Oberflächen die Laserleistung für jeden Messwert in Echtzeit an und sichert so stabile Messergebnisse ohne sprunghafte Änderungen selbst bei einem Oberflächenwechsel.

Für die Abstandsmessung auf metallisch glänzender, rauer und strukturierter Oberfläche wurde der Messpunkt zu einer kurzen Laserlinie ausgedehnt, um Interferenzen im Messprozess zu vermeiden. Bild: Micro Epsilon
Für die Abstandsmessung auf metallisch glänzender, rauer und strukturierter Oberfläche wurde der Messpunkt zu einer kurzen Laserlinie ausgedehnt, um Interferenzen im Messprozess zu vermeiden. Bild: Micro Epsilon

Die Blue Laser-Technologie wird auch bei Laser-Profil-Scannern angewendet. Die Technologie verwendet Laserdioden mit einer kurzen Wellenlänge von 405 Nanometer. Die besonderen Eigenschaften dieses Wellenlängenbereiches ermöglichen den Einsatz der Laser-Scanner unter bisher unmöglichen Bedingungen. Es werden Messungen an Oberflächen möglich, deren Reflektionseigenschaften oder Transparenz viele optische Messungen ausschließen würden. Anwendungen und Materialien, für die die blauen Laserprofilscanner besonders geeignet sind, sind rot glühende Metalle, halb-transparente und organische Materialien.

Für die berührungslose Spaltenmessung wurde ein spezieller Laserscanner entwickelt. Er basiert ebenfalls auf der Technologie der Laserlichtschnittsensoren, greift aber auf ein völlig neues Auswerteverfahren zurück. Der Laser-Linien-Triangulator zur Spaltenmessung unterstützt den Anwender bei Schweißvorgängen, Messen von Bündigkeit, Überlappung, Annäherung, Höhenversatz und dergleichen. Die Daten werden anschließend für die Robotersteuerung oder Qualitätssicherung verwendet. Die gesamte Elektronik ist im Sensor integriert, wodurch er schnell und einfach montiert werden kann.

Die berührungslose Messtechnik überzeugt durch hohe Präzision und Messgeschwindigkeit, durch kompakte Größe und schnelle Datenverarbeitung. Dem Anwender stehen verschiedene Messsysteme zur Verfügung. Jedes Messprinzip hat seine eigenen Besonderheiten, Vorteile und Einschränkungen, die berücksichtigt werden müssen. Einfache Sensoren für Standardanwendungen können nach Katalog oder im Internet ausgewählt und bestellt werden.

Anspruchsvolle Anwendungen mit höherer Auflösung, Robustheit, Temperaturstabilität, Linearität oder besonderen Montage- und Einbaubedingungen erfordern dagegen oft Speziallösungen und Kundenanpassungen. Eine optimale Lösung setzt eine qualifizierte messprinzipunabhängige technische Beratung voraus. bf

ke NEXT hakt nach

Wie schätzen Sie die zukünftige Entwicklung der lasertriangulationsbasierten Messtechnik ein?

Erich Winkler, Produktmanager Lasertriangulationssensoren:

„In vielen Prozessen müssen geometrische Größen kontinuierlich und hochgenau überwacht werden. Dazu eignen sich Micro-Epsilon Lasertriangulationssensoren aufgrund des präzisen optischen Messverfahrens und der einfachen Integration über verschiedene Bussysteme besonders gut. Durch echtzeitfähige Schnittstellen wie zum Beispiel EtherCAT wird sich die Lasertriangulation in der Automatisierungstechnik weiter durchsetzen.“

Christian Kämmerer, Produktmanager Laser-Profilscanner:

„Die präzise Messung in automatisierten Abläufen wird immer mehr gefordert. Hier setzen sich die optischen Messverfahren immer mehr durch. Sie können mehrdimensional vermessen, sind in der Messpunktaufnahme um ein Vielfaches schneller und die Messdaten stehen in der Regel in Echtzeit in sehr hoher Genauigkeit zur Verfügung. Dies ermöglicht eine automatische Korrektur und Regelung in laufenden Prozessen mit dem Ziel nur noch Gutteile zu produzieren.“