Im freien Fokus

Fertigungsautomation

Inspektionssysteme - Egal, ob bei der Inspektion von Reifen in der Produktion oder derHubüberwachung einer Metallpresse: Laserdistanzsensoren ermöglichen präzise Messungen bis in den Mikrometer-Bereich. Die Messgenauigkeit ist aber abhängig von der zu messenden Oberfläche. Baumer hat reagiert und Sensoren mit wählbaren Fokusbereichen eingeführt.

15. Oktober 2018
Bild: Baumer
Bild 1: Im freien Fokus (Bild: Baumer)

Laserdistanzsensoren ermöglichen präzise Distanz- und Positionsmessung mit einer Auflösung unter einem Mikrometer. In der Praxis gibt es jedoch Störeffekte, die die Wiederholgenauigkeit von optischen Abstandsmessungen herabsetzen können. Die häufig als Genauigkeitsmaßstab herangezogene Auflösung im Datenblatt eines Laserdistanzsensors ist ein Wert, der nur erreicht werden kann, wenn sich die Position des Messpunktes auf dem Objekt nicht verändert.

Sobald sich die laterale Position des Messpunktes ändert, ist die örtliche Wiederholgenauigkeit entscheidend für die Genauigkeit des Messergebnisses. Sie ist immer schlechter als die Auflösung. Die örtliche Wiederholgenauigkeit ist bei einem optischen Messsystem stark davon abhängig, wie homogen die zu messende Objektoberfläche ist. Weil es unterschiedlich strukturierte Oberflächen gibt, ist dieser Wert in der Praxis nur schwer zu ermitteln.

Kleine Veränderungen von Reflektivität, Farbe oder Oberflächenstruktur können eine erhebliche Auswirkung auf das Messergebnis haben. Kontrastreiche Lackierungen, gebürstete oder galvanisierte Metalloberflächen, farblich strukturierte Naturwerkstoffe wie Stein oder Holz, Schwarz-Weiß-Farbwechsel oder auch geätzte Leiterplatten sind Beispiele für solche optisch anspruchsvollen Oberflächen. 

Je kleiner der Laserspot, desto geringer der Störeffekt

Wie stark der Effekt inhomogener Oberflächen das Messergebnis beeinflusst, hängt von der Größe des Laserspots ab, der am Objekt reflektiert wird. Je kleiner dieser Spot ist, desto geringer ist der Effekt inhomogener Oberflächen auf das Messergebnis. Da das Licht der Laserdiode im Sensor über eine Linse fokussiert werden muss, verändert sich die Spotgröße über den Messbereich. Im Fokuspunkt des optischen Systems ist der Laserspot am kleinsten.

Man erzielt damit die zuverlässigsten Messergebnisse, wenn das zu messende Objekt in einem Bereich um den Fokuspunkt des Sensors gemessen wird – dem Fokusbereich. Als ein Hersteller von Sensoren, Drehgebern, Messinstrumenten und Komponenten für die automatisierte Bildverarbeitung hat Baumer nun Laserdistanzsensoren mit wählbaren Fokusbereichen eingeführt. Damit ermöglichen Baumer-OM70-Laserdistanzsensoren eine bessere örtliche Wiederholgenauigkeit.

Sie sorgen so für zuverlässigere Messergebnisse und höhere Prozesssicherheit bei automatisierten Messaufgaben, so das Unternehmen. Es gibt sie in der Laser-point-Variante mit kleinen Spotgrößen für kleinste Objekte und exakte Positionierungen und in der Laser-Line-Variante mit feiner Line für raue oder farblich strukturierte Oberflächen. 

Um unterschiedliche Objektgrößen, variierende Objektgeometrien und die möglichen Einbausituationen in Anlagen abzudecken, muss der Sensor ausgewählt werden, der die Objektentfernung und Objektgröße optimal abdeckt und dabei die geforderte Messgenauigkeit erzielt. Dazu sind die Laserdistanzsensoren in sechs verschiedenen Messbereichen zwischen 70 und 1.500 Millimetern vorhanden. Für die Messbereiche 70, 140, 250, 600 und 1.000Millimeter gibt es jeweils wählbare Fokusbereiche. 

Auch bei optisch anspruchsvollen Oberflächen zuverlässig messen

Durch Wahl des Sensors, der mit dem Fokusbereich genau die in der Applikation wichtige Distanz abdeckt, kann die Zuverlässigkeit des Messergebnisses auch bei optisch sehr anspruchsvollen Oberflächen deutlich verbessert werden. Damit sind zum Beispiel starke Farbkontraste bis hin zu einem Weiß-Schwarz-Wechsel sowie tiefschwarze und poröse Materialien gemeint. Werden in der Anwen-dung Messwerte über den gesamten Messbereich ausgewertet, sollte die Sensorvariante mit Fokusbereich am Ende des Messbereichs gewählt werden. 

Fokusbereich-Varianten gibt es ab 0,7 Mikrometer Auflösung mit einer Wiederholgenauigkeit von 0,1 Mikrometer und einer maxi-malen Messdistanz von 70 Millimetern. Bei einer Distanz bis 1.000 Millimeter liegt die Auflösung bei acht Mikrometern bei einer Wiederholgenauigkeit von zwei Mikrometern. 

Dank der Auflösung bis zu 0,7 Mikrometer und Linearitätsabweichung bis 0,06 Prozent ermöglichen OM70-High-Performance-Distanzsensoren von Baumer die zuverlässige Vermessung von Bauteilen sowie die präzise Po-sitionierung von Objekten oder Greifern. Die Sensoren garantieren dabei eine hohe Prozesssicherheit auch bei Temperaturschwankungen oder variierenden Fremdlichteinflüssen für Messdistanzen bis 1.500 Millimeter. Dank einer automatischen Belichtungsregelung sind die Messungen unabhängig von Farben und Helligkeiten. 

Vision: Halle 1, Stand 1F32

Erschienen in Ausgabe: 06/2018

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