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Messtechnik Lasermesstechnik: Eine Verbindung mit Zukunft

| Autor/ Redakteur: Christian Dini* / Sariana Kunze

Die Diskussionen um Industrie 4.0 und Big Data haben die Unternehmen sensibilisiert: Die Qualität der Produkte steigt, die Ausfallzeiten lassen sich reduzieren und die Prozesse werden insgesamt optimiert. Mit einem Mal avanciert der Wert vorhandener Messdaten zum Kernthema. Als Hersteller von Messtechnik für Laser erkannte die MKS Business Unit Ophir diese Entwicklung und bietet eine breite Palette an Sensoren, die über unterschiedliche Datenschnittstellen verfügen.

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Helios wurde eigens für die automatisierte Fertigung entwickelt und misst Laserleistung bis 12 kW.
Helios wurde eigens für die automatisierte Fertigung entwickelt und misst Laserleistung bis 12 kW.
(Bild: Ophir)

In der automatisierten Fertigung zählen hohe Verfügbarkeit und Produktivität, gepaart mit Energieeffizienz und geringen Ausfallzeiten. Bei Laseranlagen geht das einher mit der korrekten Einstellung des Laserstrahls. Weichen die Strahlparameter von den vordefinierten Prozessparametern ab, resultiert das in sinkender Produktqualität, höherem Energieverbrauch, niedriger Produktivität und führt unter Umständen zu Produktionsausfällen oder im schlimmsten Fall zu Rückrufaktionen. Um dies zu vermeiden, ist es essentiell, den Laserstrahl in Schweiß- oder Schneidprozessen ebenso wie in der Additiven Fertigung permanent zu überprüfen. Dazu bieten sich unterschiedliche Möglichkeiten, die sich nach der Fehlertoleranz des jeweiligen Prozesses richten. Für den „Einstieg“ liefert die Messung der Laserleistung des fokussierten Strahls bei Prozessen mit höherer Fehlertoleranz ausreichende Informationen.

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Leistungsmessgeräte für Laser

Klassischerweise besteht ein Leistungsmessgerät aus einem kalibrierten Sensor und einem kalibrierten Anzeigegerät, die beide unabhängig von einem PC arbeiten. Um die Daten auszulesen, verfügen die Anzeigegeräte zum Teil über eingebaute Schnittstellen. Alternativ zu dem separaten Display kann man die Anzeigefunktion auch dem PC übergeben, benötigt dafür aber eine entsprechende Software und eine kalibrierte Schnittstelle. Im Grunde ist eine Ophir PC-Schnittstelle ein Anzeigegerät bzw. Meter ohne Display. Die wahre Zielsetzung des Anzeigegeräts ist es, das rein analoge Signal des Sensors – sehr präzise – in einen digitalen Wert umzuwandeln, der entweder auf dem Display selbst oder einer PC-Software wie Starlab angezeigt werden kann. Dafür gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Neben den klassischen handgehaltenen Anzeigegeräten, gewinnt die Datenanzeige und -auswertung über PC und Netzwerke immer mehr an Bedeutung.

Die Fernsteuerung für den Sensor

Der erste Schritt, Daten auszuwerten, führt über einen PC. Externe Bluetooth-Schnittstellen – wie Quasar von Ophir - erlauben es, Sensor und Schnittstelle kabellos mit jedem PC zu betreiben. Klassische, kabelgebunden PC-Schnittstellen mit USB-Anschluss zeichnen Pulsfrequenzen von bis zu 10 kHz auf und überzeugen durch ihre geringen Abmessungen. Die Schnittstelle wirkt wie ein Bestandteil des Kabels zwischen Sensor und PC. Ophir bietet dazu mit Starviewer eine kostenfrei erhältliche Android App, mit der sich auch Smartphones oder Tablets schnell in ein Leistungsmessgerät verwandeln. Um mehrere Sensoren anzuschließen, eignen sich sogenannte 4-in-1-Systeme.

Wer seine Messköpfe in Ethernet-Leistungsmessgeräte verwandeln möchte, kann dies einfach und schnell mit einem Ethernet-Adapter. Die Messköpfe zur Leistungsmessung werden über den separaten Adapter an das Ethernet angeschlossen und senden die gemessenen Daten direkt über das vorhandene Netzwerk zur weiteren Verarbeitung. Damit gewinnt der Anwender räumliche Unabhängigkeit, die in vielen Bereichen eine große Rolle spielt, darunter in der industriellen Automatisierung, aber auch in der Forschung und Entwicklung, wo zum Teil mehrere Hundert Sensoren in einem einzelnen Versuchsaufbau verwaltet werden.

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