LED-Mikrometer: Geeignet für vielfältige Messaufgaben

Optische Mikrometer arbeiten meist nach dem Durchlichtprinzip, deshalb auch Thrubeam-Mikrometer genannt. Hierbei erzeugt die Sendeeinheit des Mikrometers einen parallelen Lichtvorhang, der über eine Linse gebündelt in die Empfängereinheit übertragen wird. Befindet sich ein Objekt im Lichtweg, wird der Lichtstrahl unterbrochen. Die hieraus entstehende Abschattung wird von der Empfangsoptik erfasst, in eine Messgröße umgewandelt und als Messwert ausgegeben, zum Beispiel als Analogwert von 0 bis 10 V. Optische Mikrometer kommen meist für dimensionelle Messungen in der Produktion, Maschinenüberwachung und Qualitätssicherung zum Einsatz. Hiermit lassen sich Parameter wie Durchmesser, Spalt, Höhe oder Position mit einer hohen Genauigkeit erfassen.

Mit optischen Mikrometern können Anwender in der Industrie beispielsweise zylindrisch drehende Teile mit einer hohen Präzision messen. So lassen sich Abläufe rationalisieren sowie eine hohe Qualität der Produktion gewährleisten. Die Mikrometer von Micro-Epsilon nutzen generell drei verschiedene Technologien: Lichtmengenmessung, Kolorimetrie sowie die telezentrische Messmethode.

Die Optocontrol-Serie arbeitet ohne einen rotierenden Spiegel und ist daher verschleißfrei – zudem verbaut Micro-Epsilon ausschließlich hochwertige Komponenten in der Sende- und Empfangsoptik. Sie ermöglichen eine sehr hohe Genauigkeit der Mikrometer und sind daher für hochpräzise Anlagen und Applikationen, etwa in der Produktionskontrolle oder Qualitätsüberwachung, prädestiniert.

Mögliche Einsatzbereiche oder Applikationen für die Optocontrol-Reihe sind beispielsweise Messungen von transparenten Objekten wie Glas, von Stangen oder Extruder-Erzeugnissen, Rundlaufmessungen von Elektromotoren sowie High-Speed-Messungen beim Drahtziehen. Hierbei bedienen die Sensoren Branchen wie die Glas- oder Automobilindustrie, den Maschinenbau oder die anspruchsvolle Fertigungsautomation. LED-Mikrometer der Optocontrol-Serie sind für das präzise Messen von Durchmesser, Spalt, Kante oder Segment vorgesehen.

Ausschussarme Produktion
von Glasscheiben

Beispielsweise misst der Sensor die exakte Position von Glasscheiben im Herstellprozess beim Vereinzeln – das ist Voraussetzung für die exakte Größe der Glasscheibe. Hierbei messen zwei Optocontrol-Sensoren an beiden Seiten der Glasscheibe die exakte Position. Anschließend geben sie das Signal an die Produktionssteuerung weiter. Diese korrigiert aufgrund des Positionssignals die exakte Ausrichtung der Glasscheibe und gewährleistet so eine reibungslose und möglichst ausschussarme Produktion.

Das Mikrometer Optocontrol 2700 ist das neueste Produkt der Baureihe. Es ist für einen Messbereich von 40 mm konzipiert, die Mindestgröße des Messobjektes beträgt hierbei 0,3 mm. Es verfügt über eine digitale Auflösung von 10 nm und arbeitet mit einer Abtastrate von 15 kHz bei einer Messrate von 5 kHz. Hierbei arbeitet das Mikrometer nach dem Schattenwurfprinzip und besitzt eine telezentrische Optik. Der Controller ist im Empfänger integriert – das reduziert den Verkabelungsaufwand, da kein externes Steuergerät mehr nötig ist.

Aufgrund der geringen Belichtungszeit von 8,5 µs ist ein präzises Messen von vibrierenden oder sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Messobjekten in hoher Genauigkeit möglich. Als Lichtquelle dient eine LED der Farbe Türkis mit 508 nm Wellenlänge. Aufgrund des Verwendens einer LED sind – im Vergleich zu Lasersensoren – keine hiermit verbundenen Schutzmaßnahmen nötig. Zudem ermöglicht das Verwenden der türkisen LED das Messen roter, rot leuchtender sowie rot glühender Objekte.

Ein weiteres Highlight ist die Echtzeit-Neigungskorrektur des Messobjekts, welche die exakte Ausrichtung des zu messenden Objektes überflüssig macht. Die Neigungskorrektur gilt über die gesamte Messrate von 5 kHz. Weiterhin ist beispielsweise eine zuverlässige Winkelmessung bis zu 45° zur X/Y-Ebene möglich.

Die Lichtquelle ist über ein integriertes Kabel mit 8-poliger M12-Buchse mit dem Empfänger verbunden, dieser wiederum ist über 4-, 12- oder 17-polige M12-Anschlüsse erreichbar. Montieren lässt sich das Optocontrol 2700 über die integrierte Montageschiene mit bereits vorgefertigten Montagebohrungen. Für einen breiten Einsatzbereich ist der Sensor für eine Temperatur von 0 bis + 50 °C ausgelegt. Auch für raue Industrieumgebungen eignet sich der Sensor sehr gut; dies ermöglichen umfangreiche Qualifizierungen gemäß Schock und Vibration, zudem ist die Schutzart nach IP67 ausgelegt.

Die neue Mikrometer-Reihe wird außerdem über die Schnittstellen Ethercat, EthernetIP sowie Profinet verfügen. Somit können Anwender das Mikrometer einfach in bereits bestehende Infrastrukturen einbinden. Als Bedien- und Anzeigenelemente fungieren vier LEDs, welche die Status „Power“, „Status“, „Link“ und „Speed“ visuell anzeigen.

Einfaches Bedienen
per Webinterface

Anwender können das LED-Mikrometer ohne zusätzliche Software ganz einfach über ein Webinterface, das über die IP-Adresse aufgerufen wird, konfigurieren. Das Webinterface lässt sich über eine Ethernet-Verbindung mit dem PC aufrufen. Parameter wie Mittelung oder Messrate lassen sich dadurch einfach konfigurieren. Weiterhin ermöglichen sechs voreingestellte Presets ein schnelles Einrichten auf die jeweilige Messaufgabe. Über das Webinterface lassen sich so Parameter wie die Neigungskorrektur, eine Verschmutzungsanzeige sowie applikationsspezifische Setups visualisieren. Das Einrichten erfolgt mit einem Schwarz-Weiß-Bild, womit das Positionieren des Messobjekts im Lichtstrahl einfach und unkompliziert ist. Nutzer können zudem von Beginn an die Micro-Epsilon-Software Sensortool zum Aufnehmen und Verarbeiten von Daten nutzen, des Weiteren steht ihnen die Programmierdatenbank Medaylib zur Verfügung.

Im Sensor integriert ist außerdem eine Datenanalyse, die Schmutz im Bereich der Optik und hiermit verfälschte Messergebnisse auf Anfrage erkennt. Auf diese Weise lassen sich Ausfälle oder Störungen des Mikrometers analysieren. Das Optocontol 2700 gibt die Information über den Status der Verschmutzung auf Anfrage über die integrierten Schnittstellen aus. Die intelligente Auswerteeinheit erkennt selbst kleinste Schmutzpartikel, sowohl auf der Glasscheibe als auch im Messfeld – zum Beispiel Staubpartikel oder Ölspritzer, die für das menschliche Auge nicht erkennbar sind.

Inline-Konturmessung
von Drehteilen ohne Kratzer

Neben dem Herstellen von Glas ist die Inline-Konturmessung von Drehteilen ein wichtiger Einsatzbereich. Hierbei ermöglichen Optocontol-2700-Sensoren die optische und kontaktlose Konturvermessung von Gewinden, Hinterschnitten oder Konen an gedrehten Wellen. Dies ermöglicht das exakte Vermessen ohne Kratzer oder sonstige Schäden. Ein Vermessen von Drehteilen erfolgt unter anderem direkt in der Maschine nach dem Drehen oder Fräsen. Hiermit lässt sich eine Analyse der Form und Dimension von Werkstücken aller Art durchführen.

Bei der Durchmessermessung wird mit dem Optocontol 2700 heißes extrudiertes Material direkt nach dem Extruder auf deren exakte Dicke überprüft. Dies ermöglicht eine kontinuierliche 100-Prozent-Qualitätsprüfung von Endlosprofilen und Schläuchen mit einem Durchmesser von bis zu 40 mm.

Beim kontinuierlichen Längsteilen von dünnen kaltgewalzten Aluminium- und Edelstahlbändern mit Banddicken von 0,1 mm und 0,5 mm in der Bandprozesslinie wird direkt nach der Schneidewalze mit dem Optocontol 2700 die Breitentoleranz der einzelnen Edelstahlbänder geprüft. Hiermit wird eine 100-Prozent-Qualitätsprüfung in der Produktionslinie ermöglicht. Weitere Einsatzbereiche der Sensoren sind beispielsweise die Drahtmessung beim Drahtziehen, die Mehrsegmentmessung an Edelstahlbändern sowie die Spaltmessung an Kalanderwalzen in der industriellen Produktion. Beim letztgenanntem Einsatzbereich stellt das Messen des Walzenspalts eine wichtige Komponente zum Regeln und Überwachen der Produktion dar. Das Mikrometer Optocontol 2700 misst den Walzenspalt während des Walzprozesses zur Abstandssteuerung und bestimmt die Lage der Walzen zueinander. Hiermit trägt das Mikrometer zu einer hohen Materialgenauigkeit bei und vermeidet Materialausschuss.

Das Mikrometer eignet sich aufgrund seiner Eigenschaften für nahezu alle industriellen Branchen und Applikationen. Vor allem die aktive Neigungskorrektur sowie die Winkelmessung bis zu 45o ermöglichen den Einsatz auch in schwierigen Einbaulagen. Hinzu kommt das sehr gute Preis-Leistungs-Verhältnis und die sehr hohe Präzision mit einer Linearität von 1 µm sowie einer digitalen Auflösung von 10 nm. Micro-Epsilon entwickelt und fertigt die Mikrometer in den hauseigenen Produktionsstätten in Deutschland.

Bild: Micro-Epsilon

Dietmar Kögler

Produktmanager
Optische Mikrometer
Micro-Epsilon Eltrotec

www.micro-epsilon.de