Die Spitzenleistung von Laserprofilscannern verbessert die Produktionsqualität

In diesem Artikel gibt Glenn Wedgbrow, Business Development Manager bei Micro-Epsilon UK, einen Überblick über sieben anspruchsvolle Messanwendungen, die die neueste Laserprofil-Scantechnologie nutzen, um die Qualitätskontrolle und Produktionsleistung zu verbessern.

Mit 2D/3D-Laserprofilscannern werden Profile auf verschiedensten Objektoberflächen hochpräzise erfasst, vermessen und ausgewertet. Ihre Vielseitigkeit ermöglicht es den Scannern, das Profil von Winkeln, Schritten, Abständen, Extremwerten und 3D-Messungen zu messen.

Kompakte, leichte Sensoren mit integrierten Controllern eignen sich besser für Fertigungs- und Roboteranwendungen, bei denen absolute Präzision bei der Messung extrem kleiner Strukturen und Lücken unerlässlich ist. Die Integration der gesamten Elektronik in ein kompaktes Sensorgehäuse erleichtert die Installation von Laserscannern erheblich, ein entscheidender Vorteil bei Anwendungen in der Fabrikautomation und im Maschinenbau, die einen sehr kleinen Einbauraum bieten.

Messprinzip

Die Sensoren mit integrierten Signalprozessoren und optischen Komponenten projizieren eine breite Laserlinie auf die Zieloberfläche. Eine kompakte Größe in Kombination mit einer höheren Auflösung ermöglicht es der Micro-Epsilon scanCONTROL 30xx-Scannerfamilie, neue Leistungsniveaus in der Qualitätskontrolle zu erreichen.

Mit Abmessungen von 96 mm x 112 mm x 40 mm lassen sich scanCONTROL 30xx-Sensoren problemlos in verschiedene Umgebungen integrieren. Die kompakten, leichten Sensoren bieten mehrere Schnittstellen, um Messdaten direkt oder über ein Gateway-Modul auszugeben, beispielsweise Ethernet, PROFINET, Ethernet/IP und EtherCAT. Die herunterladbare Software scanCONTROL Configuration Tools von Micro-Epsilon ermöglicht es Ingenieuren, Messergebnisse zu konfigurieren und direkt an andere Anlagensteuerungssysteme zu liefern, ohne dass ein zusätzlicher PC oder Controller dauerhaft angeschlossen sein muss.

Die scanCONTROL-Sensoren arbeiten nach dem internationalen GigE-Vision-Standard und können dadurch in industrielle Bildverarbeitungssysteme integriert werden. Darüber hinaus können die Sensoren selbstständig mehrere Messprogramme parallel ausführen und dabei je Profil unterschiedliche Messergebnisse liefern.

Einfache Integration aufgrund der kompakten Größe und des integrierten Controllers

Herkömmliche Laserscanner, die externe Steuerungen verwenden, verursachen einen Mehraufwand an Platz und Gewicht, was eine erhebliche Einschränkung darstellen kann, wenn die Sensoren an engen Messorten eingesetzt werden. Ein kompakter Laserprofilscanner mit integrierten Auswertungen kann jedoch ohne externe Steuerung oder PC direkt in eine SPS oder ein anderes Produktionssteuerungssystem integriert werden. Ausgestattet mit leistungsstarken Prozessoren und hochempfindlichen optischen Komponenten gewährleisten diese Scanner präzise Messungen auf nahezu jeder Oberflächenart. Die leichten scanCONTROL-Scanner bieten die ideale Integrationslösung für Robotikanwendungen, Inline-Produktionsüberwachung und mobile Maschinen.

3D-Messungen an der Produktionslinie

scanCONTROL Laserlinienscanner nutzen das Lasertriangulationsmessprinzip zur zweidimensionalen Profilerfassung auf unterschiedlichen Zieloberflächen. Eine Linienoptik projiziert eine Laserlinie auf die Zieloberfläche. Ein hochwertiges optisches System bildet das diffus reflektierte Licht dieser Laserlinie auf eine Sensormatrix ab. Aus diesem Kamerabild berechnet die Steuerung die Abstandsinformation (z-Achse) und die Position entlang der Laserlinie (x-Achse) und gibt beides in einem zweidimensionalen Koordinatensystem aus. Bei bewegten Objekten oder dem Überfahren des Sensors entsteht aus der Aneinanderreihung der Profile eine 3D-Punktwolke.

Laserscanner von Micro-Epsilon werden in zahlreichen Anwendungen für präzise Inline-3D-Messungen eingesetzt. Zur Erstellung von 3D-Scans werden die Scanner über das Messobjekt bewegt oder umgekehrt. Die scanCONTROL 3000-Serie bietet ein umfassendes 3D-Scanner-Portfolio mit vielen verschiedenen Messbereichen sowie wahlweise roter oder blauer Lasertechnologie und umfangreichem Zubehör. Die Laserscanner zeichnen sich durch hohe Dynamik, Präzision und ihre kompakte Größe aus. Aufgrund des geringen Sensorgewichts eignen sie sich auch für den Einsatz in der Robotik. Über die Ethernet/GigE Vision-Schnittstelle lassen sich scanCONTROL-Scanner optimal in Bildverarbeitungssoftwaresysteme integrieren.

Blaue Lasertechnologie für transparente Objekte

Auch auf transparenten Objekten wie Kunststoffen, Glas, Klebstoffen, Silikonen, Farben, Lacken, Beschichtungen, Plexiglas und Dichtungen spielen die scanCONTROL Blue Laser Scanner ihre Vorteile aus. Auf diesen Oberflächen erreichen die Scanner eine hervorragende Signalstabilität und damit präzise Messergebnisse. Die kürzere Wellenlänge des blauen Lichts verringert das Eindringen in die Materialoberfläche, das bei herkömmlichen roten Lasern auftritt. Die Vorteile dieser Scanner werden auch bei Messungen an organischen Objekten und reflektierenden Metallen genutzt.

Blaue Lasertechnologie für rotglühende Oberflächen

Profilmessungen an rotglühenden Objekten wie gefrästem Stahl bringen herkömmliche Sensortechnologien an ihre Grenzen. Hier bietet die scanCONTROL Blue Laser Technologie die ideale Messlösung. Blaue Laserscanner arbeiten mit einer kürzeren Wellenlänge von 405 nm, die weit vom roten Teil des sichtbaren Spektrums entfernt ist. Dies bedeutet, dass es nicht durch das von einer Oberfläche emittierte Licht beeinflusst wird, das durch die Verwendung eines einfachen optischen Filters blockiert wird. Diese Methode gewährleistet sehr stabile Signale. Aus diesem Grund erreichen scanCONTROL-Laserscanner eine hervorragende Signalstabilität und damit präzise Messergebnisse auf rotglühenden Oberflächen. Anwendungen mit Micro-Epsilon scanCONTROL Blue-Laserscannern zur Messung an rotglühenden Messobjekten mit mehr als 700 °C sind patentrechtlich geschützt.

Planung des Schweißautomatisierungspfads

Beim modernen Punktschweißen, additiven Schweißverfahren und Roboterschweißen werden alle Prozessschritte getaktet und mit höchster Präzision durchgeführt. Dabei überzeugen hochpräzise Sensoren von Micro-Epsilon bei zahlreichen Messaufgaben und werden beispielsweise zur Steuerung, Intensitätskontrolle und Schweißwegplanung eingesetzt. Die Scanner werden zur Profilmessung eingesetzt und liefern präzise Profilinformationen der Schweißnaht, auch auf schwierigen Oberflächen. Durch die berechneten Bahnen werden Abweichungen von der Bauteiltoleranz so eliminiert, dass der Schweißkopf jederzeit über der gewünschten Naht positioniert ist.

Gratmessung in Längsteilanlagen

Durch den Schneidvorgang entstehen Grate an den Schnittflächen der Metallbänder. Zur Inline-Überwachung des Grates kommen scanCONTROL-Laserscanner zum Einsatz, die die Blechkanten permanent überwachen. Aufgrund der Blue-Laser-Technologie werden präzise Messwerte mit hoher Signalstabilität ermittelt. Grenzwertüberschreitungen werden direkt an die Steuerung übertragen und ermöglichen so eine Anpassung des Schneidprozesses, beispielsweise durch Wartung der Messer oder Anpassung der Bahnsteuerung.

3D-Messung vor dem Plasmaschneiden

Um riesige Kuppeln schnell, vollautomatisch und mit höchster Präzision zu bearbeiten, ist es notwendig, die Form der Kuppeln und ihre genaue Position innerhalb der Produktionslinie zu bestimmen. Da die reinen CAD-Daten der Kuppel oft um mehrere Zentimeter von den tatsächlichen Maßen abweichen, wird das 3D-Profil der Abdeckungen vor der Bearbeitung mit scanCONTROL-Laserscannern vermessen. Die genauen Abmessungen werden dann aus den 2D-Daten ermittelt, die der Scanner generiert, der an ein 6D-Positionssystem angeschlossen ist.

Weitere Informationen: www.micro-epsilon.co.uk

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