INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2024

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.
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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-
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