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Laserprofilscanner scanCONTROL 29xx-10/BL : Ausgabe 09/2016, 25.05.2016

Nur Präzisionsteile nützen der Gesundheit

Wenn beispielsweise Elektronikbauteile auf Lagetoleranzen geprüft werden, Rasierklingen auf ihre Position zueinander oder Laserschweissnähte auf Vollständigkeit, spielt das neue scanCONTROL-Modell seine Stärken aus. Und es überwacht auch die Montage von Insulinpens, damit die dosierte Insulinmenge stimmt.

Autor: Christian Kämmerer

Bilder: Micro-Epsilon

Den Laserprofilscanner scanCONTROL 29xx-10/BL von Micro-Epsilon findet man dort, wo Profilmessung mit hoher Präzision gefordert wird. Der Scanner misst zuverlässig auf kleinsten Objekten. Die Besonderheit ist die x-Auflösung des Scanners, die mit 1280 Punkten zwar der Auflösung anderer scanCONTROL-Modelle gleicht, aber auf einer viel kleineren und nur 10 mm langen Laserlinie ermöglicht wird. Gerade in der Medizintechnik ist die Überwachung kleinster Details und Strukturen enorm wichtig.

Bei medizinischen Geräten beeinflussen Details die Gesundheit

Der erste Herzschrittmacher wurde 1958 in Schweden implantiert. Zunächst glaubte man damals nicht an den langfristigen Erfolg der Geräte. Heute sind sie jedoch nicht mehr aus dem medizinischen Alltag wegzudenken. Rund 80 000 Patienten erhalten in Deutschland pro Jahr einen Herzschrittmacher. Die kleinen elektrischen Taktgeber helfen, wenn die natürlichen Rhythmusgeber des Herzens nicht mehr richtig arbeiten, sie normalisieren den Alltag für Patienten und steigern die Leistungs- und Belastungsfähigkeit. Die Geräte an sich sind gerade einmal so gross wie eine Zweieuromünze. Wesentlich kleiner sind die Schweissnähte, mit denen unter anderem die Gehäusehälften der Schrittmacher verbunden werden. Auf diesen Nähten befinden sich winzige Poren mit Abmessungen von nur 40 µm. Genau diese müssen geometrisch überprüft werden, um Undichtigkeiten zu erkennen, die die Funktionsfähigkeit der Geräte beeinträchtigen. Erhebungen der Schweissnaht könnten im Extremfall zu Mikroverletzungen führen. Hier kommen die Laserprofilscanner von Micro-Epsilon zum Einsatz, die zur Prüfung kleinster Details konzipiert wurden.

Hohe Präzision in der Fertigungsüberwachung spielt ebenso bei der Montage von Insulinpens eine Rolle. Eine 100-%-Kontrolle ist absolut notwendig: Sind Pens nicht richtig eingerastet, so würde die Insulinmenge nicht richtig dosiert, was zu einem lebensbedrohlichen Unter- oder Überzucker führen kann. Daher muss bei der Fertigung der Insulinpens geprüft werden, ob die beiden Teile, aus denen die Pens bestehen, richtig eingerastet sind. Das stellt für herkömmliche Messsysteme eine grosse Herausforderung dar, denn neben der hohen Taktzahl sind die zur Messung verfügbaren Spalte sehr klein und der Unterschied zwischen eingerastet und nicht eingerastet beträgt nur etwa 50 µm. Für diese anspruchsvolle Überwachungsaufgabe werden Laserprofilsensoren mit blauer Laserlinie erfolgreich eingesetzt.

Dank der extrem hohen Auflösung des scanCONTROL 29xx-10/BL lässt sich der Verschlussspalt sicher detektieren. Die innovative blaue Laserlinie bietet ausserdem weitere Vorteile, da sie im Vergleich zur roten Laserlinie kaum in das Material eindringt. Da viele Pens zum Teil aus transparenten Kunststoffen bestehen, liefert der Laserprofilscanner von Micro-Epsilon auch hier hochpräzise Mess­ergebnisse. Weitere Anwendungsbereiche aus der Medizintechnik sind die Herstellung von Nadeln, bei denen es auf den exakten Spitzenwinkel ankommt, die Spaltmessung an Prothesen und Implantaten oder auch die Messung des Klingenwinkels und der Schneidenlänge bei medizinischen Klingen.

Nach dem Triangulationsprinzip und mit einer blauen Laserlinie

Generell zählen Laserscanner der Produktfamilie scanCONTROL zu den leistungsfähigsten Profilsensoren im Hinblick auf Baugrösse, Genauigkeit und Messrate. Ihre Arbeitsweise basiert auf dem Triangulationsprinzip zur zweidimensionalen Profilerfassung. Sie erfassen, messen und bewerten Profile auf unterschiedlichsten Objektoberflächen. Auf dem Messobjekt wird, durch Aufweitung über eine Spezialoptik, statt eines Punktes eine statische Laserlinie abgebildet. Das Licht der Laserlinie, das nun diffus reflektiert wird, erfasst eine Empfangsoptik, die es in eine hochempfindliche Sensormatrix abbildet. Der im Scanner integrierte Controller berechnet aus diesem Matrixbild neben den Abstandsinformationen (z-Achse) auch die Position entlang der Laserlinie (x-Achse). Diese Messwerte werden dann in einem sensorfesten, zweidimensionalen Koordinatensystem ausgegeben. Bei bewegten Objekten oder bei Traversierung des Sensors lassen sich somit auch 3D-Messwerte ermitteln.

Der Laserprofilscanner scanCONTROL 29xx-10/BL verfügt über einen effektiven Messbereich von nur 10 mm bei einer Profil­auflösung von 1280 Punkten. Daraus ergibt sich ein Punktabstand von nur 7,8 µm, wodurch dieser Laserprofilscanner mehr als doppelt so hoch auflöst, wie die bisherigen Laserscanner mit 25 mm Messbereich. Die eingesetzte blaue Laserlinie lässt sich zudem wesentlich schärfer abbilden, als es mit einer roten möglich wäre. D. h. es erhöht sich nicht nur die Genauigkeit, sondern durch das Nichteindringen der Messlinie, gerade auch in organisches Material, wird hierdurch erst eine extreme Messgenauigkeit ermöglicht.

Für Feinmechanik, Elektronik, Medizintechnik und Präzisionsteile

Anwendung findet der scanCONTROL 29xx-10/BL somit überall dort, wo höchste Präzision und Auflösung gefragt sind, wie in der Feinmechanik, im Elektronikbereich, in der Medizintechnik und der Fertigung von Präzisionsteilen. Die komplette Elektronik ist im kompakten Sensorgehäuse untergebracht. Darin erfolgt die gesamte Signalaufbereitung und -verarbeitung, wodurch kein externer Controller benötigt wird und die erforderlichen Mess- oder Prüfergebnisse direkt an eine übergeordnete Steuerung übergeben werden. 

Infoservice

Micro-Epsilon (Swiss) AG
Industriestrasse 24, 9300 Wittenbach
Tel. 071 250 08 38, Fax 071 250 08 69
info@micro-epsilon.chwww.micro-epsilon.ch



Höchste Präzision ist besonders in der Medizintechnik gefragt – hier sorgt der scanCONTROL 29xx-10/BL für präzise Messungen auf winzigen Objekten

Autor

Dipl.-Ing. Christian Kämmerer, MBA, ist Leiter Vertrieb 2D/3D für Optische Messtechnik bei Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG. Kontakt: christian.kaemmerer@micro-epsilon.de

Micro-Epsilon im swissT.net

Sektion 10: Sensoren