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Lasertriangulations-Sensor

Optisches High-End für genaueste Abstandsmessung

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Anbieter zum Thema

Metrofunk Kabel-Union GmbH
Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG
a.b.jödden gmbh
Panasonic Electric Works Europe AG

Anwendungen

Sind höchste Auflösung und Geschwindigkeit gefragt, können die Triangulations-Sensoren der Serie HL-C2 ihre volles Potenzial zeigen.

  • Als Beispiel für eine anspruchsvolle dynamische Applikation dient die Messung des Prellverhaltens der Kontakte an einem Relais. Für die Qualitätsprüfung ist es notwendig, das Verhalten bei Anzug und Abfall zu beobachten. Da die Periodendauer im Millisekundenbereich liegt, muss die Abtastfrequenz entsprechend um ein vielfaches höher ausfallen. Für diese Aufgabe eignet sich die Speicherfunktion des Controllers, da so die Messwerte verlustfrei abgelegt werden können. Mögliche Fehlerquellen durch das analoge Auslesen durch eine externe Messkarte oder SPS werden so ausgeschlossen. Nach dem Messvorgang liegen die Daten nach dem Importieren tabellengerecht vor und können weiter ausgewertet oder abgespeichert werden.
  • Ist neben der hohen Messfrequenz auch eine hohe Auflösung gefragt, eignet sich die Serie HL-C2 ebenfalls bestens: Die hierfür notwendige Grundlage bildet die hochwertige Hardware, unterstützt von der Software: Potenzielle Fehlerquellen wie etwa Mehrfachreflexionen oder inhomogene Reflexionseigenschaften bei Metallen können minimiert bzw. ausgeschlossen werden. Das Ergebnis ist eine Auflösung von bis zu 0,025 µm (unter Einbeziehung von Auswertealgorithmen), also Werte die bisher taktilen Systemen vorbehalten war. Beispielsweise kann so mit höchster Genauigkeit die Planarität von Metallplatten (z.B. von Festplatten) oder Glasscheiben (z.B. Glas für die Solarzellen) bestimmt werden. Selbst bei Wafern werden noch Genauigkeiten im Mikrometerbereich erzielt.
  • Ein zusätzliches Gimmick ist die Möglichkeit, die Dicke von Glas mit nur einem Kopf messen zu können: Da sowohl die Vorder- als auch die Rückseite das Laserlicht reflektiert, werden auf der CMOS-Zeile zwei Punkte projiziert. Der Abstand zwischen beiden Peaks entspricht der Dicke der Glasscheibe. Der für die Berechnung nötige Brechungsindex kann ebenfalls im Steuergerät mit berücksichtigt werden. Wenn die reflektierte Lichtintensität nicht genügen sollte und die Reserven der automatischen Laserleistungsanpassung an ihre Grenzen stößt, kann die Integrationszeit angepasst werden, um an ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis zu kommen.
  • Eine weitere schwierige und bekannte Applikation ist die Bestimmung der Maßhaltigkeit von Nockenwellen. Hier liegt die geforderte Auflösung im Mikrometerbereich, muss aber gleichzeitig sehr schnell und berührungslos erfolgen. Bei dieser Anwendung spielt der Triangulations-Sensor HL-C2 seine Vorteile mit der Auswertelogik aus. Nach dem Einstellen des Sensors auf „metallische Oberfläche“ können typische Fehler aufgrund der glänzenden Oberfläche ausgeblendet werden, wie zum Beispiel Polierspuren, die einerseits eine hohe Dynamik von den CMOS-Zellen fordern und andererseits eine schnelle Laserintensitäts-Anpassung benötigen.

Fazit

Durch die Überarbeitung der Hardware eignen sich die Lasertriangulations-Sensoren der Serie HL-C2 für Anwendungen, die mit Standardsensoren nicht mehr gelöst werden können. Hier kann sie ihre Vorteile bzgl. der Geschwindigkeit und hoher Auflösung ausspielen. Das Einsatzgebiet ist dabei dennoch sehr vielseitig. Neben der Glasindustrie wird diese Serie auch in der Mikroelektronikindustrie (z.B. Vermessen von kleinsten Bauteilen bzw. deren geometrischen Größen), der Automobilindustrie oder der metallverarbeitenden Industrie eingesetzt.

SPS/IPC/Drives: Halle 9, Stand 331

Jens Lerner, Applikationsingenieur Sensoren, Panasonic Electric Works Deutschland

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