Sensorik Moderne Lasersensoren optimieren Produktionsprozesse

Moderne Produktionsumgebungen, beispielsweise im Bereich der Automation oder der Batteriefertigung, fordern immer kompaktere und leistungsfähigere Sensoren. Zudem müssen die Sensoren mit wechselnden Umgebungsbedingungen zurechtkommen, vielseitig einsetzbar und robust sein. Eine weitere entscheidende Rolle moderner Produktionen spielt die Vernetzbarkeit unterschiedlicher Geräte in der Feldebene. All jene Eigenschaften vereint Micro-Epsilon in seinem innovativen Portfolio an Laser-Triangulationssensoren, das mit dem optoNCDT 5500 ein neues hochperformantes Mitglied erhält.

Lasertriangulationssensoren überzeugen durch ihre äusserst hohe Genauigkeit und Präzision. Sensoren von Micro-Epsilon sind sehr kompakt ausgeführt und integrieren den Controller im Sensor, womit lange Kabelwege entfallen, die Qualität des Messergebnisses steigt und sich die Installation vereinfacht.

Aufgrund des kleinen Lichtflecks, den sie – auch über grosse Entfernungen – auf das Objekt projizieren, messen die Sensoren selbst auf kleinste Messobjekte äusserst präzise und genau.

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Das prädestiniert die Sensoren für zahlreiche Einsatzbereiche, darunter die Fabrikautomation, Elektronikfertigung oder Robotik.

Mit dem optoNCDT 5500 erweitert das Unternehmen sein Portfolio an Lasersensoren um eine neue Performance-Klasse und setzt damit neue Massstäbe bei der Leistungsfähigkeit. Selbst bei Oberflächen mit schwacher oder wechselnder Reflexion liefern die Lasersensoren präzise Messergebnisse mit einer hohen Linearität von 0,015 Prozent des Messbereichs. Aufgrund der sehr guten Reproduzierbarkeit von < 0,0015 Prozent lassen sich Messungen mit Submikrometer-Präzision durchführen. Lasertriangulationssensoren kommen für das Messen mit sehr hoher Genauigkeit und Auflösung zum Einsatz.

Präzises Messen kleinster Bauteile

Sie arbeiten nach dem Prinzip der geometrischen Dreiecksbeziehung: Eine Laserdiode erzeugt einen Strahl, der auf das Messobjekt trifft, während die Optik das reflektierte Licht auf ein Empfangselement lenkt.

Der Abstand zum Objekt wird durch die Position des reflektierten Lichts bestimmt, hierbei hängt die Intensität des reflektierten Strahls von der Oberfläche des Messobjektes ab.

Je nach Sensorbauart ermöglicht das optische Messprinzip Messabstände von wenigen Millimetern bis über einen Meter. Aufgrund des kleinen Lichtflecks bei grossem Messabstand ist das präzise Messen selbst kleinster Teile möglich. Dank des grossen Abstandes zwischen Sensor und Objekt sind ausserdem Messungen auf sehr heissen Materialien durchführbar.

Für OEM- und Serienapplikationen prädestiniert

Aufgrund der gesteigerten Messrate von bis zu 75 kHz sowie der hohen Genauigkeit sind die Lasersensoren der optoNCDT-5500-Reihe für Weg-, Abstands- und Positionsmessungen in OEM- und Serienapplikationen prädestiniert. So kommen sie beispielsweise in der Automatisierungstechnik, dem Maschinenbau oder in der Batterieproduktion zum Einsatz. Weitere mögliche Einsatzbereiche sind der 3D-Druck oder das Vermessen von Gleisen im Bereich der Bahntechnik.

Um eine möglichst grosse Bandbreite an Einsatzbereichen abdecken zu können, sind die optoNCDT 5500 Sensoren in den Messbereichen 10, 25, 100 und 200 mm und darüber hinaus jeweils in einem erweiterten Messbereich verfügbar. Auch schwierige Umgebungsbedingungen mit Staub, Vibrationen oder hohen Temperaturen meistern die Sensoren aufgrund ihrer robusten Bauart nach Schutzart IP67 und der hohen Temperaturstabilität.

Bequeme Montage und einfache Bedienung

Maximale Flexibilität erreichen die Sensoren durch den Anschluss über hochbiegsame Kabel. Um sie in beengte Bauräume integrieren zu können, ist das Gehäuse in den kompakten Massen 80 mm x 31 mm x 60 mm ausgeführt. Eine einfache und schnelle Montage und Austauschbarkeit erlaubt ausserdem das patentierte Montagekonzept: Hierbei wird die wiederholbare Sensorausrichtung durch Zentrierhülsen erleichtert, womit sich die Sensoren automatisch ausrichten lassen – das ermöglicht sowohl einen einfachen Sensorwechsel als auch ein reproduzierbares Befestigen mehrerer Sensoren.

Auch während des Betriebs sollen die Sensoren möglichst komfortabel zu bedienen und zu warten sein. Aus diesem Grund erfolgt das Bedienen des Sensors bequem und einfach per Webinterface. Gängige Presets helfen bei der Inbetriebnahme und Justage, das Kalibrieren können Anwender zudem einfach während des Betriebs durchführen.

Innovative Schnittstellen für die vernetzte Fabrik

Um die Sensoren der optoNCDT-Reihe optimal in Fabrikumgebungen – Stichwort: Smart Factory – einzubinden, sind sie mit den Schnittstellen RS422, Analog und Ethernet ausgestattet.

Über das optional erhältliche Schnittstellenmodul IF2035 lassen sich die Sensoren über Profinet, Ethernet/IP sowie EtherCAT in die Feldebene einbinden und mit anderen Sensoren in der Fabrik vernetzen. Mit den drei Encoder-Eingängen können Nutzer auf Wunsch Positions- und Geschwindigkeitsdaten übermitteln.

Hiermit können Anwender Messungen synchronisieren, automatisieren und in dynamischen Umgebungen effizient gestalten. Ein zuverlässiges und flexibles Übertragen von Daten gewährleisten schleppkettentaugliche Verlängerungs- und Adapterkabel.

Stabile Messergebnisse bei wechselnden Lichtbedingungen

In anspruchsvollen Industrieumgebungen kommt es oft zu wechselnden und sich schnell ändernden Lichtverhältnissen.

Zudem ist auf den zu messenden Oberflächen mit wechselnden Reflexionen zu rechnen. Um in diesen Situationen dennoch stabile Messergebnisse zu erreichen, sind optoNCDT 5500 Sensoren mit einer intelligenten Oberflächenregelung – Advanced Surface Compensation (ASC) – ausgestattet, die mit neu entwickelten Algorithmen arbeitet und schnelle Belichtungsregelungen und dadurch stabile Messergebnisse liefert.

Darüber hinaus ist der Sensor äusserst fremdlichtbeständig und ebenfalls in stark beleuchteten Räumen einsetzbar. Die neuen Algorithmen kompensieren dabei Umgebungslicht von bis zu 50.000 Lux.

Qualität von Elektromotoren steigern

Ein möglicher Einsatzbereich der Sensoren sind sogenannte Hairpin-Messungen bei der Produktion moderner Elektromotoren für die E-Mobilität, welche die Qualität der Motoren sicherstellen. Hierbei werden sogenannte Hairpin-Wicklungen – eine spezielle Art der Spulenwicklung in Elektromotoren – auf ihre Dicke überprüft. Die Messgenauigkeit muss dabei im Mikrometer-Bereich liegen, berührungslos ausgeführt und zweikanalig durchführbar sein, weshalb sich Micro-Epsilon optoNCDT 5500 Sensoren hervorragend dafür eignen. Hier kommen vor allem der Messbereich von bis zu 25 mm, die einfache Handhabung sowie das ausgezeichnete Preis-Leistungs-Verhältnis der Sensoren zum Tragen.

Die Oberfläche der Hairpins kann dabei glatt, glänzend (poliert) oder matt sein, was bei optischen Systemen Reflexionen verursacht. Mit der dynamischen ASC regelt der Sensor schnell und präzise Unregelmässigkeiten der Oberfläche aus und sorgt so für ein qualitativ hochwertiges Messergebnis. Weil Hairpins unterschiedliche Formen und Dicken aufweisen können, die von Modell zu Modell variieren, lassen sich die optoNCDT 5500 Sensoren einfach und schnell auf den jeweiligen Messbereich skalieren.

Der Ethernet-Ausgang des Sensors sorgt zudem für eine optimale Konnektivität des Sensors, um Messdaten schnell weitergeben und verarbeiten zu können. Über die optional erhältliche Dual Processing Unit (DPU) ist weiterhin die synchrone Aufnahme und Verrechnung von zwei Sensorwerten sowie die Digital/Analog-Wandlung der Signale möglich. Auswählbare Programme erlauben das automatische Berechnen von Dicke, Durchmesser, Stufe oder Neigung, Rundlauf und Ovalität. Die Datenausgabe kann dabei digital oder analog mit bis zu 100 kHz erfolgen.

Gefahren im Schienenverkehr frühzeitig erkennen und beheben

Um die Sicherheit von Hochgeschwindigkeitsstrecken im Bahnverkehr sicherzustellen, werden sie regelmässig inspiziert. Eine innovative Lösung bieten dabei spezielle Schleifzüge, die mit moderner Sensortechnik ausgestattet sind. Zu den zentralen Komponenten der Züge gehören die Laser-Wegsensoren der Serie optoNCDT 5500. Die Sensoren erfassen mit ihrer hohen Messrate den Abstand zum Gleis und ermöglichen damit ein präzises Messen von Schlupfwellen, die durch Verschleiss und Belastungen im Schienenprofil entstehen können. Hier kommt zudem die robuste Bauweise der Sensoren ins Spiel, die für extreme Bedingungen entwickelt wurden: Sie sind in der Lage, hohen Schock- und Vibrationsbelastungen standzuhalten, wie sie bei der Arbeit auf Hochgeschwindigkeitsstrecken regelmässig auftreten. Des Weiteren bieten die Sensoren eine hohe Präzision, auch bei den wechselnden Reflexionseigenschaften der Schienenoberfläche, und sind darüber hinaus unempfindlich gegenüber Fremdlicht. Diese Eigenschaften ermöglichen ein zuverlässiges Messen der Schienen, selbst unter schwierigen Bedingungen.

Schnelle Druckprozesse mit maximaler Detailtreue

Aufgrund der hohen Messrate der optoNCDT 5500 Sensoren können die Schleifzüge ausserdem mit einer hohen Geschwindigkeit arbeiten. Gleichzeitig trägt das kontinuierliche Erfassen der Schlupfwellen zur Sicherheit des Hochgeschwindigkeitsverkehrs bei, indem man potenzielle Gefahrenquellen frühzeitig erkennen und beheben kann.

Auch im Bereich der additiven Fertigung braucht es Sensoren, die sehr leistungsfähig, kompakt und hoch integrierbar sind. Aus diesem Grund eignen sich optoNCDT 5500 Sensoren ideal für den Einsatz in dieser innovativen Fertigungstechnik. Bei der additiven Fertigung spielt das präzise Positionieren des Druckkopfes eine zentrale Rolle, um die geforderte Genauigkeit beim Herstellen von Bauteilen sicherzustellen. Die Sensoren von Micro-Epsilon schaffen durch ihre exakte Messung der Position des Druckkopfes die Grundlage für eine gleichbleibend hohe Produktionsqualität. Die kompakten Sensormasse und der integrierte Controller ermöglichen eine nahtlose Integration in moderne 3D-Drucker, ohne die Bewegungsfreiheit des Druckkopfes oder den Aufbau des Gesamtsystems zu beeinträchtigen. Gleichzeitig bietet ihre hohe Messgenauigkeit und Fremdlichtbeständigkeit die Basis, um schnelle Druckprozesse mit maximaler Detailtreue zu realisieren.

Einfaches Bedienen der Sensoren

Auf Kundenwunsch stellt Micro-Epsilon ausserdem die leistungsfähige Software sensorTOOL bereit, mit welcher Anwender einen oder mehrere Sensoren konfigurieren und bedienen können. Über das sensorTOOL können Nutzer auf den am PC angeschlossenen Sensor zugreifen, dessen kompletten Datenstrom anzeigen und in eine Datei (im Excel-kompatiblen CSV-Format) abspeichern. Die Konfiguration des Sensors erfolgt dabei über das Webinterface des Sensors.

Für zahlreiche Applikationen geeignet

Alle Software-Tools, Treiber sowie die dokumentierte Treiber-DLL (Dynamic Link Library) zur einfachen Einbindung der Sensoren in vorhandene oder selbst erstellte Software können Anwender kostenlos über die Unternehmens-Homepage herunterladen.Mit dem Einsatz moderner Sensoren wie der Laser-Triangulationssensoren von Micro-Epsilon verbessern Unternehmen die Produktqualität und reduzieren gleichzeitig Ausschuss, wodurch sich signifikant Produktionskosten einsparen lassen. Zudem erleichtern die kompakte Bauweise sowie der integrierte Controller den Einbau der Sensoren in Maschinen und Anlagen, selbst bei begrenztem Bauraum. Zusätzliche Schnittstellen ermöglichen eine nahtlose Einbindung in die Feldebene des Unternehmens. Mit der einzigartigen Kombination aus kompakter Bauform, einfacher Integration und fortschrittlicher Technologie sind die optoNCDT 5500 Sensoren ideal für zahlreiche Anwendungen geeignet.

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