Messung von Weg, Abstand, Position & Distanz

ensoren der Reihe optoNCDT 1220 unterstützen die kollisionsfreie Positionierung fahrerloser Transportsysteme (FTS) sowie autonomer mobiler Roboter (AMR) mit Mecanum-Rädern.

Die kompakten Lasersensoren mit 500 mm Messbereich werden am FTS/AMR montiert. Sie messen präzise den Abstand des FTS/AMR auf ein metrisches Codeband, welches anschließend von einer PGV-Kamera ausgewertet wird. Durch den ermittelten Abstandswert der Lasersensoren kann die PGV-Kamera das Codeband zuverlässig lesen und die genaue Position des FTS/AMR entschlüsseln. Dies ermöglicht wiederum ein kollisionsfreies, seitliches Andocken des automomen Fahrzeugs.

Vorteile:

• Unabhängig vom FTS/AMR und damit universell einsetzbar
• FTS/AMR kann zu Servicezwecken ersetzt werden, ohne dass die Haltepositionen neu kalibriert werden muss
• Präziser Lasersensor für berührungslose und verschleißfreie Messungen mit großem Messbereich zur sicheren Positionserfassung
• Schlankes und robustes Sensordesign – ideal für Integration

Bei der Bearbeitung von Materialien durch Frässpindeln (meist Motorspindeln), steigen die Anforderungen an die Präzision immer weiter an. Um die axiale Ausdehnung der Spindel – hervorgerufen durch thermische Erwärmung und Zentrifugalkräfte – kompensieren zu können, wird mit dem eddyNCDT SGS4701 deren Wegänderung gemessen.

Energieeffizienz und Umweltschutz gewinnen bei modernen Waschmaschinen immer mehr an Bedeutung. Um hier ein optimales Ergebnis erzielen zu können, muss unter anderem vor Waschbeginn die Beladung gemessen werden. Die Beladungsmessung ermöglicht sowohl eine optimale und maximale Beladung der Maschine als auch eine dazu passende Dosierung des Waschmittels. Somit werden die Betriebskosten gesenkt und gleichzeitig die Umwelt geschont. Eine direkte Messung des Gewichts z. B. über Wägezellen ist teuer. Weitaus kosteneffizienter ist eine indirekte Messung des Dämpferwegs. Micro-Epsilon bietet hier kostengünstige Lösungen zur Wegmessung in Großserien. Diese wird hier mit dem magneto-induktiven Wegsensor MDS-40-LP-F realisiert, der direkt in den Dämpfer integriert wird.

Bei der elektrolytischen Veredelung von Feinblechen werden durch einen geringen Abstand zwischen Band und Anode die elektrischen Verluste minimiert. Eine exakte Bandführung wird dadurch notwendig. Vor dem Einlauf in das Beschichtungsbecken wird das Band zwischen zwei Messbalken mit je neun Wirbelstromsensoren geführt und vermessen. Stellglieder werden aktiviert, die entsprechend der Bandgeometrie die Stellung der Anoden verändern oder bei der Überschreitung von Grenzwerten ein Zurückfahren in die Ausgangsposition veranlassen.

Im Bereich der Automobilindustrie werden große Anstrengungen unternommen um die passive Sicherheit aller Fahrzeuge für einen Kollisionsfall zu verbessern. Die sogenannten Crash-Absorber verbinden den Stoßfänger mit den Längsträgern und können im Verbund Energie durch feste Pralldämpfer und plastische Verformung absorbieren. Durch die Neu-Konstruktion und den Einsatz neuer Materialien wird zusätzlich versucht das Fahrzeuggewicht zu reduzieren. Die Auswirkung des realen Unfallgeschehens kann an spez. Falwerken nachgstellt werden. Durch die Variation des Fallgewichtes und der Fallhöhe lassen sich Aufprallgeschwindigkeiten von 12,5 m/s (45 km/h) erreichen. Während der Kollision wird neben der Kraft der Deformation mit einem schnellen Triangulationssensor aufgenommen.

Moderne Mobilkrane werden immer dann eingesetzt, wenn schnell und an erschiedenen Standorten schwere Lasten gehoben werden müssen. Sie kommen z. B. bei der Bergung von verunglückten LKW zum Einsatz. Der Wirkungskreis ist nicht nur auf befestigte Straßen beschränkt, sondern erlaubt auch den Einsatz im Gelände. Daher besitzen diese Krane ein adaptives Fahrwerkskonzept, wodurch sich die Federung jeder einzelnen Achse auf das jeweilige Gelände anpassen lässt. Dies geschieht über Federungszylinder, die mit einem Wegsensor ausgerüstet sind. Der Sensor erfasst die Auslenkung des Zylinders und erlaubt so eine bestmögliche Anpassung an die Geländeform.

Bei chirurgischen Eingriffen ist eine perfekte Sicht auf den Operationsbereich unbedingt erforderlich. An dieser Stelle wird der Arzt häufig durch ein Operationsmikroskop unterstützt. Die Optik des Operationsmikroskops ist an die langen Arme eines Stativs angebracht, um den Chirurgen bestmögliche Positionierung des Mikroskops im Raum und der Operationscrew eine hohe Bewegungsfreiheit zu ermöglichen.

Bei der Transportation vieler Bauteile werden Hängeförderer eingesetzt, die selbstständig an einer Schiene durch den Produktionsprozess fahren. Damit die Bauteile beim Transport nicht miteinander kolidieren wird ein gewisser Mindestabstand gefordert. Dass dieser Mindestabstand eingehalten wird ist Aufgabe der optoNCDT ILR Sensoren. Befestigt an jedem Hängeförderer messen sie den Abstand zum nächsten. Diese Sensoren messen mit dem "Time-of-flight"-Prinzip, das ideal für eine derartige Anwendung ist.

Industrielle Verschraubungen in automatisierten Produktionsanlagen werden durch Schraubautomaten ausgeführt. Neben dem Drehmoment ist dabei die Einschraubtiefe das wichtigste Kriterium für die Qualität der Verschraubung. Im allgemeinen wird die Einschraubtiefe mit Hilfe eines mechanischen Anschlages oder durch Endschalter bestimmt. Daher kann die einmal eingestellte Einschraubtiefe nicht während des Produktionsablaufes verändert werden. Die induktiv-potentiometrischen Wegsensoren der Serie VIP bieten hier entscheidende Vorteile: Die kontinuierliche Messung der Einschraubtiefe von 0 bis 70 mm ermöglicht die Verschraubung mit unterschiedlichen Tiefen an derselben Station.

In hydraulischen Antrieben regeln Proportional- und Servoventile die Volumenströme von Hydrauliköl. Damit eine exakte Dosierung und damit eine kontrollierte Bewegung ermöglicht wird, sind in den Ventilen Wegsensoren integriert. Diese erfassen die Position des Steuerkolbens und regeln damit die Volumenströme. Dafür ist eine genaue, berührungslose und vor allem dynamische Positionserfassung gefordert. Am besten werden diese Anforderungen mit einem induktiven Wegsensor von MICROEPSILON erfüllt.

Nach dem Pressvorgang werden die Kalksandsteinrohlinge auf einem Härtewagen abgesetzt. Kleinste Änderungen in Mischung, Feuchte oder Press- druck verursachen ein undefiniertes Wachsen der Steine und erschweren das Einhalten der geforderten Steinhöhe. Ein berührungsloses laseroptisches Vermessungssystem mit nachgeschalteter Auswertelogik wird über demTransportband montiert. Es erfasst die Steinhöhe und ermöglicht eine automatische Signalisierung und Aussortierung der Produkte, die Toleranzmaße nach oben oder unten überschreiten.

Die Einstellung des Abstandes zwischen Trommel und Deckel ist ganz entscheidend für die Kardierqualität von Textilfasern, wie z.B. Wolle. Untersuchungen haben ergeben, dass manuelle Spalteinstellungen mit der Lehre links und rechts an der Karde, nicht gleich sind und dass sich bei stehender Maschine geringe Abweichungen zu den Betriebsbedingungen ergeben. Abhilfe schafft ein Messdeckelstab (FCT) mit 2 bzw. 3 kapazitiven Sensoren, der gegen einen normalen Deckelstab ausgetauscht wird. Die Abstandsignale werden an den PC weitergegeben. Der vollautomatische Ablauf der Messung verhindert Fehleinstellungen und verkürzt die Einstellzeit. Die Kontrolle und Dokumentation der Ergebnisse ermöglicht eine praxisgerechte Qualitätssicherung.

Für das Verkleben von PKW-Scheiben in der Automobilindustrie werden Kolbendosiersysteme eingesetzt, die den Auftragspistolen den hoch viskosen Klebstoff genau regelbar zuführen. Die hierfür notwendige Volumenstromführung erreicht man durch einen geeigneten Langwegsensor im Hydraulikzylinder. Das Wegsignal des Kolbens wird differenziert und das daraus abgeleitete Geschwindigkeitssignal dem Regelkreis zugeführt. Über die Kolbenposition wird das jeweilige Füllvolumen ermittelt.

Hersteller von Verbrennungsmotoren brauchen verlässliche Daten, um die exakte Position des Kolbens, der Kolbenringe und auch der vorliegenden Druckverhältnisse zu bestimmen. Diese Daten werden hauptsächlich dazu genutzt, um über Simulationstools zuverlässige Vorausberechnungen über z.B. Verschleiß, Reibung und Ölverbrauch machen zu können.

Darüber hinaus können auch konstruktive Verbesserungen und Veränderungen erarbeitet sowie Schadensanalysen vorgenommen werden. Mit Wirbelstromsensoren der Reihe eddyNCDT wird die Kolbenring- und Kolbensekundärbewegung hochpräzise erfasst.

In vielen Fällen bei denen Lasten gehoben werden müssen ist ein Autokran häufig die bessere Lösung. Als mobile Lösung spielt auch hier die Sicherheit eine große Rolle. Deshalb regelt ein Lastmomentbegrenzer ob der Kran die Last noch heben kann oder nicht. Um ein Maximum an der zulässigen Last zu sichern, müssen die seitlichen Kranstützen immer voll ausgefahren sein. War dies aus Mangel an Platz nicht möglich, konnte der Kran nicht in Betrieb genommen werden. Das dynamische Verfahren zu messen wie weit die Kranstützen ausgefahren sind, lässt eine Berechnung der zulässigen Traglast zu. Damit kann auch bei eingeschränkten Verhältnissen der Einsatz von Autokranen sichergestellt werden.

Der Wegsensor DRA misst während des Beladens der Waschmaschine das Absinken der Trommel und die Auslenkung während des Schleudervorgangs. Durch das induktive Messprinzip bietet der Sensor eine absolute Positionserfassung für statische und dynamische Vorgänge. Bedienung und Waschergebnis werden durch die Beladungsmessung optimiert. Der Wegsensor liefert ein dem Gewicht proportionales Ausgangssignal, das eine maximale Ausnutzung des Trommelvolumens ermöglicht und zur Bestimmung der Waschmittelmenge beiträgt.

In der Regel wird die Messung des Verzugs mit mehreren LaserTriangulations-Sensoren vom Typ optoNCDT 1420 durchgeführt, die rundum das Blech entweder im Werkzeug oder seitlich am Werkzeug platziert sind. Die Anordnung ist so gewählt, dass der Laserstrahl auf die Kanten des Blechs misst, welches sich zwischen der Ober- und Unterseite des Werkzeugs befindet. Dank des äußerst kleinen Messflecks misst der Laser somit auch in kleinste Spalte von unter einem Millimeter, die zwischen den beiden Werkzeugteilen entstehen.

Die Messwerte werden analog oder digital an die Steuerung übertragen. Sie lassen einen Rückschluss darauf zu, wieviel Material nachgeflossen ist. Dadurch lässt sich beispielsweise die Presskraft im laufenden Prozess regulieren. Dies verringert Ausschuss, Materialverbrauch, Stillstandszeiten und Kosten.

Die Laser-Triangulations-Sensoren von Micro-Epsilon sind robust und halten somit auch starken mechanischen Belastungen stand, wie Vibrationen und Schocks.

Im Rennsport entscheiden oft Nuancen über den Sieg. Dabei kommt es neben dem Können des Fahrers auch auf eine perfekte Fahrzeugabstimmung an. Um diese stets zu optimieren wird unter anderem Messtechnik in Form von sogenannten Ride-Height Sensoren verwendet. So können während des Rennens Livedaten gesammelt und darauf basierend die optimalen Fahrzeugeinstellungen getroffen werden.

Mücke Motorsport setzt in seinen Fahrzeugen Micro-Epsilon Laser-Triangulationssensoren der Serie ILD1420 für die Abstandsmessung zur Fahrbahn ein. Die gewonnenen Messwerte lassen sich mit dem Dämpferweg des Fahrzeugs verrechnen und so die Verformungen des Reifens in verschiedenen Streckenabschnitten und Fahrsituationen bestimmen.

Da es bei der Produktion von Metallbändern in unterschiedlichen Breiten häufig erforderlich ist die Bänder nach dem Walzvorgang zu besäumen, sind die beiden Messer elektrisch verfahrbar. Damit die Einhaltung des Sollmaßen nicht mehr wie bisher per Hand kontrolliert werden muss, wird der Abstand per Differenzmessung mit Lasersensoren von Micro-Epsilon erfasst. Verwendet werden dafür zwei optoNCDT Sensoren.

Bei der Papierherstellung bestimmt der Lippenspalt am Stoffauflauf die spätere Papierdicke. Papiermaschinen haben übliche Lippenbreiten von 4 bis 6 Meter. Die Messaufgabe besteht darin, den Spalt zwischen oberer und unterer Lippe als qualitätsrelevante Größe zu überwachen. Dazu wird entweder an einer Seite der Lippe, oder besser noch an beiden Seiten je ein berührungslos messender Wirbelstrom-Wegsen-sor montiert. Als Messfläche dient eine dem Sensor gegenüber angebrachte Objektplatte aus Stahl oder Aluminium.

Als alternative zu Hydraulikzylinder werden sogenannte Muskeln entwickelt. Der aus Kautschuk bestehende Schlauch zieht sich zusammen, wenn er mit Druckluft gefüllt wird. Zum Testen dieses Muskels wurde ein eigener Prüfstand entwickelt. In diesem Prüfstand überwacht ein Sensor der Reihe optoNCDT 2200 die Kontraktion des Muskels.

Höchste Geschwindigkeit und Auflösung als Grundlage für die bestmöglichste Diagnostik und Wirtschaftlichkeit spielen bei modernen CT-Geräten eine immer größere Rolle. Egal ob Spiral-, Helix- oder Dual-Source-Gerät, die Anforderungen steigen immer weiter. Dies betrifft insbesondere auch die Längenmessgeräte zur Erfassung der horizontalen Liegenposition. Seilzugsensoren von Micro-Epsilon erreichen in dieser Anwendung eine Auflösung von bis zu 0,001% des Messbereichs, kombiniert mit höchster Zuverlässigkeit, langer Lebensdauer und einem sehr günstigen Preis-Leistungs-Verhältnis

In der Raffinerie wird das Rohöl durch Destillation in Benzin, Kerosin und Dieselöl zerlegt. In der sogenannten Fraktionssäule wird das Rohöl mit überhitztem Dampf aufgeheizt. Die freiwerdenden Dämpfe und Flüssigkeiten sammeln sich in den verschiedenen Stufen dieser Säule. Zum Regeln und Sperren des Durchflusses von Gasen und Flüssigkeiten werden die Spindelantriebe der zahlreichen Strom-Ventile mit Langwegsensoren ausgerüstet. Als Messobjekt dient hier ein Aluminiumrohr, das konzentrisch und berührungsfrei über dem Spulenstab des Sensors bewegt wird. Für die jeweilige Aluminiumrohrposition bzw. der Ventilstellung steht dem Prozessleitsystem ein Wegsignal im Bereich von 4-20mAzur Verfügung.

Durch den Einsatz von Neigezügen können bestehende Gleisstrecken mit höherer Geschwindigkeit befahren und damit wirtschaftlicher genutzt werden.Wegsensoren, die an der Spitze des Fahrzeuges angebracht sind, ermitteln bei der Kurvenfahrt die benötigte Neigung des Wagenkastens, um die "entstehende Seitenbeschleunigung" zu kompensieren. Diese Daten werden an die Steuergeräte in den nachfolgenden Wagen weitergegeben, die dann den Wagenkasten entsprechend neigen. Mit Hilfe eines Hydraulikzylinders wird beim Durchfahren der Kurven der Wagenkasten des Fahrzeuges zum Kurveninneren hin geneigt.

Rennfahrzeuge werden bis an die Grenzen der Belastbarkeit beansprucht. Nicht umsonst werden Zukunftstechnologien häufig zuerst im Rennwagen getestet, bevor sie den Weg in die Massenproduktion finden. Eine besondere Beanspruchung von Mensch und Material bedeuten die 24 Stunden von LeMans. Gerade die Kupplung ist dabei ein Bauteil, das höchsten Belastungen ausgesetzt ist. Audi Sport hat sich daher entschieden, den Verschleiß der Kupplung während des Rennens zu beobachten, um rechtzeitig ein vorsichtigere "Gangart" einzuschlagen oder sogar einen Tausch vorzunehmen. Dazu wird ein Wegsensor von Micro-Epsilon eingesetzt. Der Sensor sitzt direkt am Kupplungsausrücklager und erfasst sowohl den normalen Hub der Kupplung als auch deren Verschleiß.

Industrieroboter sind aus modernen Fertigungsanlagen aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Schnelligkeit nicht mehr wegzudenken. Bei der Inbetriebnahme und in regelmäßigen Abständen im Rahmen der Qualitätssicherung müssen die Roboterachsen justiert werden. Hier haben elektronische Justagetaster schon längst die früheren mechanischen Taster ersetzt. Die Messtaster werden an den Roboterachsen montiert und erfassen bei Drehung der Achse über einen Taststift den Nullpunkt. Die integrierte Elektronik wertet dasTastersignal aus und liefert ein Schaltsignal an die Robotersteuerung.

Die Bahngenauigkeitsmessung bzw. deren Reproduzierbarkeit wird längs einer raumschrägen Geraden durchgeführt. Der Roboter bewegt den sensorbestückten Messkopf an einem Stahllineal entlang. Die eigengewichtsbedingte Durchbiegung des 2 m langen Lineals ist softwaremäßig kompensiert. Durch die Anordnung mit 6 Sensoren werden sowohl Positions- als auch Orientierungsabweichungen gleichzeitig erfasst.

Die Einführung des internationalen Standards ISO 9283 erfordert neue berührungslose Messverfahren. Das Messsystem für die Positionsmessung setzt sich aus einem Messwürfel mit festgelegtem Gewicht, einem Sensor und einem Stativ zusammen. Der Sensor ist mit 6 Wirbelstromsensoren U15 ausgestattet. Bei der Messung fährt der Roboter den Messwürfel in den Sensorbereich hinein. Die Daten aus den Wirbelstromsensoren werden über ein schnelles Interface zum PC geführt und dort verarbeitet. Messungenauigkeiten durch Linearitäts- und Neigungsfehler (Parallelität zwischen Sensor und Messobjekt) sowie thermische Effekte werden in der Messsoftware zusätzlich kompensiert.

Beim Freisetzen von Satelliten in der Erdumlaufbahn wird die Spitze der Trägerrakete mit Hilfe von Federpaketen abgedrückt. Voraussetzung hierfür ist eine gleichmäßige und lineare Bewegung, um eine Beschädigung der Satelliten durch ein Verkippen der Spitze zu vermeiden. Der Bewegungsablauf wird mit 3 Seilzug-Wegsensoren überwacht.

Zur Reduktion der Standzeit von Schlackentransportern beim Be- und Entladen werden Seilzugsensoren verwendet. Sie werden am Kippzylinder und am Abstützzylinder eingesetzt. Dadurch muss nicht mehr auf das Signal eines Endschalters gewartet werden. Der Transporter kann aghängig vom Beladungszustand schon früher mit der Fahrt beginnen. Durch spezielle Gehäuse und Seilverlängerungen übersteht der Sensor auch dieses anspruchsvolle Umfeld.

Nach der Produktion durchlaufen die Stroßdämpfer auf einem Transportsystem die qualitätssichernde Prüfanlage. Hier erfolgt die Prüfung auf Masshaltigkeit, Materialfehler und Vorhandensein von bestimmten Merkmalen. Zwei laseroptische Wegsensoren und entsprechende CCD-Kameras ermöglichen die Vermessung von bis zu acht Dämpfern pro Minute. Neue Dämpfertypen lassen sich durch spezielle Teach-in Routinen schnell einlernen. Durch das vertikale und hoorizontale Verfahren des Sensors wird z. B.ein Abscannen der Kreiskontur an den schwarzen Gummieinlagen in den Gelenkösen möglich. Unzulässige Risse oder Ausbrüche werden sicher erkannt. Bei Qualitätsmängeln wrid ein Dämpfer mit einem Fehlerausdruck auf Klebeetiketten versehen und in der Qualitätsstatistik erfasst.

Zur Untersuchung der Kohäsion bei pharmazeutischen Gemengen unter dem Einfluss von Druck werden berührungslose Wirbelstromsensoren eingesetzt, die den Weg des Oberstempels im Bereich des unteren Totpunktes des Oberkolbens erfassen. Die Messergebnisse werden durch die prozessbedingte Staubentwicklung nicht beeinflusst. Im Bewegungsbereich für die Tablettenpressung kann durch zusätzliche Verwendung von Dehnungsmessstreifen ein Kraft-Weg-Verlauf aufgenommen und ausgewertet werden.

Der Steuerkolben eines Ventils kontrolliert den Ölfluss zum Hydraulikzylinder. Wenn sich der Kolben vor und zurück bewegt, verschließen und öffnen sich Bohrungen im Ventilkörper. Der Kolben wird dabei von einem Linearmotor angetrieben. Verwendet wird für diese Messung der Sensor induNCDT Serie LVDT von Micro-Epsilon. Dieser Sensor wird auf ein Druckrohr montiert, das sich am Ventil befindet. In diesem Druckrohr ist ein frei beweglicher Stößel geführt, der mit dem Steuerkolben fest verbunden ist. Der Sensor misst dabei durch das Metall des Druckrohrs auf den Stößel und stellt somit die exakte Position des Steuerkolbens fest. Der Stößel bildet einen passiven Positionsmelder mit mehreren Vorteilen. Die Messung erfolgt berührungslos und ist keinem Druck ausgesetzt, weil der Sensor außerhalb des Druckbereichs montiert wird.

Bei der automatisierten Montage der Zylinderköpfe wird der ordnungsgemäße Sitz der Ventilkegel mit laseroptischen Triangulationssensoren optoNCDT überwacht. Dadurch wird verhindert, dass die Ventile in den Brennraum fallen. Die axiale Verstellung an die jeweilige Messposition erfolgt elektromotorisch.

Durch die Verwendung eines induktiven Wegsensors kann in der Waschmaschine die Auslenkung des Laugenbehälters beim Befüllen und während des Schleudervorgangs berechnet werden. Mit den dadurch gewonnen Daten wird die richtige Menge an Waschmittel errechnet. Die Drehzahl beim Schleudervorgang wird der Auslenkung entsprechend angepasst. Der Sensor ist durch das Größenreduzierende VIP-Prinzip in einen Reibungsdämpfer integriert.

Dieselmotoren jüngster Generation arbeiten nicht mehr mit der Diesel-Einspritzpumpe als Kraftstoffversorger, sondern nach dem Common Rail Prinzip. Um die Einstellung der Injektoren auf den jeweiligen Motortyp zu optimieren, ist es notwendig, das Weg-/Zeitverhalten der Düsennadel genau zu kennen. Diese Informationen liefert ein Wirbelstromsensor, der in den Injektor eingebaut ist.

Flüssigkeitsgefüllte Industriezentrifugen neigen bei bestimmten Konfigurationen von Drehzahl, Füllgrad und Konstruktionsparametern zu instabilem Laufverhalten, das bis zum Versagen der Zentrifuge führen kann. Die Instabilität, die aufgrund der Interaktion zwischen Fluid und Zentrifuge entsteht, kann durch passive Maßnahmen (Dämpfer) nicht behoben werden, deshalb erfolgt die Beseitigung der Instabilität aktiv mit Hilfe eines Magnetlagers und geeigneten Reglern. Als Eingangsinformation für den Regler dient die Auslenkung des Rotors, die berührungslos mit zwei um 90 ° zueinander versetztenWirbelstromsensoren erfasst wird.

Die Bewegung von Gasdruck- oder Hydraulikzylinder zu überwachen wird sehr elegant über einen Wirbelstromsensor gelöst. Dieser Sensor wird in den Zylinder integriert. Ein Aluminiumring dient dabei als Target. Die Sensoren sind so konstruiert, dass sie den Druck im Inneren des Zylinders ohne weiteres überstehen. Für diese Anwendung befinden sich attraktive Seriensensoren im Programm.