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optoNCDT 1750 setzt neuen Leistungslevel bei industriellen Weg- und Abstandsmessungen : Ausgabe 10/2018, 13.06.2018

Einfache Bedienung, präzise Ergebnisse

Der kompakte und universal einsetzbare Laser-Triangulationssensor gilt dank seiner fortschrittlichen Technologie als Massstab in seiner Klasse. Die vorhandenen Presets vereinfachen die Bedienung, liefern präzise Ergebnisse und bringen Zeitersparnis für den Anwender. Eingesetzt wird der Sensor in der Automatisierungstechnik, der Elektronikproduktion, dem Maschinenbau oder der Automobilindustrie.

Autor: Erich Winkler, Text und Bilder

Der Laser-Sensor optoNCDT 1750 setzt laut Anbieter einen Meilenstein innerhalb der laseroptischen Messsysteme. Es handelt sich dabei um einen hochperformanten Laser-Triangulationssensor. Auf dem Gebiet der Weg- und Abstandsmessung bietet er eine höhere Reproduzierbarkeit und bessere Linearität als Standardmodelle, des Weiteren ist er mit vielen neuen Softwarefunktionen ausgestattet. Ein Hauptmerkmal ist sicherlich seine Geschwindigkeit. Mit 7,5 kHz arbeitet dieses Modell dreimal so schnell wie sein Vorgänger.

Hohe Messfrequenz dient der mechanischen Schwingungsanalyse

Auch die um Faktor zwei verbesserte Reproduzierbarkeit ist ein wesentlicher Faktor, wodurch der Sensor eine neue Leistungsstufe erreicht. Mit einem Wert von 0,06 % des Messbereichs präsentiert der optoNCDT 1750 zudem eine Verbesserung der Linearität um 25 Prozent. Der Laser-Triangulator arbeitet mit einer von Micro-Epsilon patentierten Oberflächenkompensation, die hohe Genauigkeit und schnelle Ergebnisse bei wechselnder Reflektivität realisiert. Eine Besonderheit ist zudem die Peakauswahl, die Messungen auf transparent beschichteten Materialien und Objekten hinter Glas ermöglicht.

Die hohe Messfrequenz des Sensors ist zur Analyse mechanischer Schwingungen nötig. Beispielsweise beim Rangieren von Waggons, wenn es darum geht den Aufprall der Puffer zu bestimmen oder für Messaufgaben an drehenden Teilen, wie bei der Bestimmung des Wellenschlags. Optimierte Objektive haben eine Verbesserung der Linearität zur Folge. In Verbindung mit der besseren Reproduzierbarkeit erhält der Anwender stabilere und noch genauere Messwerte. Dadurch erweitert sich das Anwendungsfeld und es werden weitere Applikationslösungen mit hohen Anforderungen an die Messtechnik realisierbar.

Webinterface vereinfacht die Einstellung des Sensors

Das innovative Webinterface, das die Einstellung des Sensors für den Anwender enorm vereinfacht, ist einmalig. Mit den vorhandenen Presets kann der Anwender den Sensor für die verschiedensten Oberflächen mühelos optimieren. Wer den Sensor schnell in Betrieb nehmen möchte, kann auf die vorhandenen Presets zurückgreifen, die auch für schwierige Oberflächen wie semitransparente Kunst-stoffe und Keramiken, Leiterplattenmaterial oder carbon- und glasfaserverstärkte Kunststoffe so optimiert sind, dass sie hochpräzise Ergebnisse liefern.

Das Webinterface bietet zusätzlich Bedien­komfort durch die intuitive Bedienung mit der sich der Sensor mühelos einstellen lässt. Integrierte Hilfetexte reduzieren den Zeitaufwand für die Parametrierung ebenfalls. Ausgegeben werden die Ergebnisse analog oder digital über eine RS422-Schnittstelle. Er verfügt aus­serdem über zwei Schaltausgänge und einen Eingang zur Steuerung verschiedener Funktionen.

Eingesetzt wird er in zahlreichen Branchen wie der Automatisierungstechnik, der Elektronikproduktion, der Automobilindustrie oder im Maschinenbau. Für Anwender, die bereits den optoNCDT 1700 verwenden, ist der Umstieg sehr einfach. Die Modelle sind zueinander kompatibel, vorhandenes Zubehör und der mechanische Aufbau der Vorrichtungen können weiter genutzt werden.

Sensor lässt sich für verschiedene Oberflächen optimieren

Einfaches Bedienen steht beim optoNCDT 1750 klar im Vordergrund. Durch die vorhandenen Presets kann der Anwender den Sensor für verschiedenste Oberflächen optimieren. Im Menü kann der Anwender zwischen drei verschiedenen Presets auswählen. Das erste wird als Standard-Preset für alle Materialien verwendet, bei denen der Laserpunkt nicht eindringt, z.B. für Stahl oder Kunststoffe. Das nächste Preset eignet sich für Materialien, in die der Strahl eindringt. Verwendet wird es für Keramik oder für helle strahlendurch- ­lässige Kunststoffe und Papier. Das dritte Preset passt zu wechselnden Oberflächen wie zum Beispiel Leiterplatten. Dort dringt der Strahl in das FR4 (Leiterplattenmaterial) ein, während er von glänzenden Leiterbahnen stark reflektiert wird.

Das laseroptische Messsystem arbeitet dank der RTSC-Oberflächenkompensation (Realtime Surface Compensation) nahezu material- und farbunabhängig. Das RTSC-System wurde vor mehr als 15 Jahren von Micro-Epsilon entwickelt. Das System greift bei schnell wechselnden Oberflächeneigenschaften. Ein typisches Beispiel ist ein Barcode, der für einen klassischen optischen Lasersensor ein schwieriges Messobjekt darstellt, da sich die Menge des zurückgestrahlten Lichts permanent ändert. Den häufigen Wechsel zwischen hell und dunkel gibt es auch auf anderen Oberflächen bzw. Bauteilen, bei denen die Dicke oder der Abstand geprüft werden müssen.

Erfassung des Belichtungswerts dauert meist vier bis fünf Takte

Gängige Sensoren lösen diese Messaufgabe über den Mikrocontroller, der aber mehr Zeit benötigt, da er eine ganze Programmschleife durchlaufen muss, um dann wieder am Startpunkt zu beginnen. Der Vorgang dauert meist vier bis fünf Takte bis der erfasste Belichtungswert in die nächste Belichtung einfliesst. Der Sensor muss im ersten Takt belichten, im zweiten die Zeile auslesen, im dritten Takt bewertet er das Messsignal und im vierten gibt er das Ergebnis an die Schnittstelle weiter. Bis zu dem Punkt, an dem er bewertet, erkennt der Sensor nicht, ob die Belichtung richtig war. Wenn er bei der Auswertung erkennt, dass zu viel Licht die Messung gestört hat, muss er rechnen und regelt in der nächsten Schleife den Wert zurück. Die Folge ist oft eine Neuregelung durch den Sensor.

Beim RTSC dagegen ist die Belichtungsregelung direkt in die Zeile integriert. Dort wird das Licht über einen analogen Schaltkreis während der eigentlichen Belichtung kontrolliert. Der Füllstand des Pixels wird gemessen und während der aktuellen Belichtung des Bildes registriert der analoge Schaltkreis, ob genügend Licht vorhanden ist, und der Laser abgeschaltet werden muss. Die Messung erfolgt, sobald belichtet wird. Daher die Bezeichnung Real Time Surface Compensation.Eine weitere Besonderheit bei den Micro- Epsilon-Sensoren ist die integrierte Elektronik, die sich direkt im Sensor befindet. Mitbewerber verwenden oft externe Controller. Das vereinfacht die Sensorentwicklung, da die Temperatur des Sensors kein kritischer Punkt wird. Komponenten, die sich erwärmen, wie der Controller, werden ausgelagert und meist nicht an der Messstelle montiert. Das hat aber für den Anwender den Nachteil, dass er mit seiner Kabellänge begrenzt ist und er immer noch ein zweites Gerät montieren muss. Dabei wird es oft eng.

Bei diesen Triangulationssensoren ist die Elektronik im Sensorkopf integriert. Der Anwender kann dadurch die Kabellänge frei wählen. Dies ist in einer Länge bis 50 m in industrieller Umgebung ohne Einschränkung möglich. Besonders von Vorteil ist dies bei der Montage an einen Roboter. Hier ist ohnehin nur minimaler Bauraum verfügbar, so dass durch die integrierte Elektronik kein weiteres Gerät notwendig ist und dadurch Platz gespart wird.

Anwendungsbeispiel aus der Lebensmittelindustrie

Der optoNCDT 1750 bietet also eine ganze Reihe an interessanten Features, die ihn speziell auszeichnen, so auch bei Messungen in der Lebensmittelindustrie. Hier wird der Sensor beispielsweise in der Fleischverarbeitung zum Schneiden von Schinken und anderen Fleisch- und Wurstsorten eingesetzt. Dadurch wird sichergestellt, dass sich in der Blisterverpackung immer die gleiche Anzahl an Scheiben befindet. Entsprechend genau müssen die Maschinen schneiden, so dass sich am Ende zum Beispiel immer fünf Scheiben mit exakt 100 g in der Packung befinden.

Elektronik ist im Sensorkopf integriert

Der Sensor misst, welches Volumen und welches Gewicht das Fleischstück haben muss. Das Fleisch wird dann über ein Förderband transportiert, der Sensor wird gedreht und tastet die Oberfläche des Schinkens ab. Danach kann der Schnitt erfolgen. Durch die Volumeninformation und das Gewicht lässt sich die erforderliche Dicke der Scheiben exakt berechnen. 

Infoservice

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



Der innovative Laser-Triangulationssensor optoNCDT 1750 ist kompakt und universal einsetzbar und besticht durch seine fortschrittliche Technologie


Durch die vorhandenen Presets kann der Anwender den optoNCDT 1750 für verschiedenste Oberflächen optimieren – es gibt drei verschiedene Presets


Das laseroptische Messsystem arbeitet dank der RTSC-Oberflächenkompensation nahezu material- und farbunabhängig


Aufbau und Funktion des Laser-Triangulationssensors

Autor


Erich Winkler
Produktmanagement Lasertriangulationssensoren
Micro-Epsilon GmbH & Co. KG, DE-94496 Ortenburg
erich.winkler@micro-epsilon.de

Messprinzip

Das Messprinzip der Laser-Triangulation basiert auf einer einfachen geometrischen Beziehung: Eine Laserdiode emittiert einen Laserstrahl, der auf das Messobjekt gerichtet ist. Die reflektierte Strahlung wird über eine Optik auf einer CCD-/CMOS-Zeile abgebildet. Über eine Dreiecksbeziehung zwischen Laserdiode, Messpunkt auf dem Objekt und Abbild auf der CCD-Zeile wird dann der Abstand zum Messobjekt bestimmt. Die Messauflösung reicht bis zu einer Genauigkeit im Bruchteil eines Mikrometers. Laseroptische Wegsensoren messen aus gros­sem Abstand zum Messobjekt mit einem sehr kleinen Lichtfleck, der Messungen von kleinsten Teilen ermöglicht. Dieser grosse Messabstand erlaubt Messungen gegen kritische Oberflächen, wie z.B. heisse Metalle. Das berührungslose Prinzip ermöglicht verschleissfreie Messungen, da die Sensoren keinem physischen Kontakt zum Messobjekt unterliegen. Darüber hinaus ist das Prinzip der Laser-Triangulation ideal für sehr schnelle Messungen mit hoher Genauigkeit und Auflösung prädestiniert.

Micro-Epsilon im swissT.net

Sektion 10: Sensoren