INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2024

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KONFOKAL-CHROMATISCHE SENSORSYSTEME DER NÄCHSTEN GENERATION ABSTAND UND DICKE PRÄZISE ERFASSEN Die Anforderungen an die Präzision und Effizienz von Messverfahren in der modernen industriellen Automation sind enorm. Hierbei haben sich konfokalchromatische Sensoren als wegweisende Technologie etabliert. Diese nehmen durch ihre Eigenschaften und vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten eine bedeutende Rolle in verschiedenen Industriebereichen ein. Neue Sensorsysteme bieten eine hohe Leistungsstärke bei kompakter Bauweise. 12 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2024/02 www.industrielle-automation.net
SENSORIK UND MESSTECHNIK MESSPRINZIP EINFACH ERKLÄRT Das konfokal-chromatische Messprinzip arbeitet mit polychromatischem Licht. Eine mehrlinsige Optik teilt dieses weiße Licht in die einzelnen Spektralfarben auf und fokussiert es in unterschiedlichen Abständen zum Sensor. Kurzwelliges, blaues Licht mit 400 nm wird stärker gebrochen als langwelliges, rotes Licht mit 700 nm. Der Messbereichsanfang liegt bei blauem Licht, das Messbereichsende bei rotem Licht. Durch die kontrollierte chromatische Abweichung liegt jede Wellenlänge in einer anderen Fokusebene. Mittels werkseitiger Kalibrierung wird jeder Wellenlänge ein bestimmter Abstandspunkt zum Messobjekt zugeordnet. Das Sensorsystem wertet die Wellenlänge für die Abstandsbestimmung aus, die sich exakt auf dem Messobjekt fokussiert. Die Lichtreflexion wird über eine optische Anordnung auf ein lichtempfindliches Sensorelement abgebildet, auf der die zugehörige Spektralfarbe erkannt und ausgewertet wird. Bei jeder Änderung des Brechungsindex, beim Übergang verschiedener Materialien, wird ein Teil des Lichts zurück reflektiert. So lassen sich auch einseitige Dickenmessungen von transparenten Materialien durchführen. Für Multilayer-Messungen werden mehrere Abstandspunkte ausgewertet. 01 02 Das konfokal-chromatische Messprinzip wird in der industriellen Messtechnik gezielt genutzt, um äußerst präzise und berührungslose Messungen an Oberflächen vorzunehmen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Messverfahren ermöglichen die Sensoren eine fokussierte Betrachtung des Messobjekts, wodurch eine besonders hohe Auflösung und Genauigkeit erreicht wird. Ein grundlegendes Merkmal konfokal-chromatischer Sensoren ist die sogenannte punktweise Messung. Diese Methode erlaubt es, einzelne Punkte auf der Oberfläche eines Werkstücks mit hoher lateraler Auflösung präzise zu erfassen. Durch die Fokussierung auf einen Punkt kann der Sensor störende Reflexionen und Streuungen minimieren, was insbesondere bei komplexen Oberflächen von großer Bedeutung ist. VIELSEITIGE ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN Vorteile der Sensoren sind Non-Contact-Messungen, die ohne Einfluss auf das Messobjekt erfolgen, wodurch sich die Lebensdauer sowie Produktqualität erhöhen. Des Weiteren sind sie schnell und zuverlässig in der Datenerfassung und bieten kurze Messzeiten sowie Echtzeit-Ergebnisse. Darüber hinaus sind konfokal-chromatische Sensoren äußerst flexibel einsetzbar, da sie mit verschiedenen Oberflächenmaterialien und -eigenschaften kompatibel sind. Ob glänzende, matte, transparente oder stark strukturierte Oberflächen – die Sensoren passen sich den jeweiligen Anforderungen an und liefern präzise Ergebnisse auch bei unterschiedlicher Materialbeschaffenheit. Sensoren der Reihe confocalDT von Micro-Epsilon bieten zudem 01 Ein grundlegendes Merkmal der Sensoren ist die sogenannte punktweise Messung 02 Beim industriellen 3D-Druck wird ein konfokal-chromatischer Sensor direkt neben dem Druckkopf angebracht und verfährt mit diesem über die Bauteilplattform; der Sensor misst dabei von oben den Abstand zum Bauteil einen großen Verkippungswinkel bis zu 48 °. Daher sind auch Rundungen und Profile mit dem konfokalen System zuverlässig messbar. Auch beim Grundabstand und den Messbereichen ist das System sehr flexibel. Insbesondere in Branchen wie der Automobilindustrie, der Halbleiterfertigung, der Glas- und Kunststoffindustrie sowie der Elektronikproduktion haben sich konfokalchromatische Sensoren etabliert. ALL-IN-ONE: SENSOR UND CONTROLLER IN EINEM KOMPAKTEN GEHÄUSE Für eine neue Sensorgeneration stehen die konfokalen Kompaktsensoren confocalDT IFD2410 und IFD2415. Beide Systeme bieten hohe Performanz in einem All-in-One-Gehäuse mit integriertem Industrial Ethernet. Die robuste Bauform mit IP65-zertifiziertem Gehäuse prädestiniert die Sensoren für industrielle Serienanwendungen. Eingesetzt werden sie zur präzisen Abstands- und Dickenmessung unter anderem in Inline-Inspektionsmaschinen, Koordinatenmessmaschinen, Robotik, 3D-Druck, zur Dickenüberwachung von Flach- und Containerglas sowie zur Prüfung elektronischer Baugruppen. Bei transparenten Ma- www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 2024/02 13
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