Slimme lasertriangulatiesensoren voor nauwkeurige automatisering

Optische meetmethoden zoals lasersensoren spelen een belangrijke rol in de automatiseringstechnologie. Voor nauwkeurige afstandsmetingen zijn lasertriangulatiesensoren het instrument bij uitstek. Deze meten en testen geometrische grootheden in tal van industriële sectoren. Voor directe integratie in de productieomgeving levert Micro-Epsilon lasersensoren met geïntegreerde EtherCAT- of EtherNet/IP-interfaces. Deze combineren precisie en integratiegemak in een uiterst compacte sensor.

Door: Erich Winkler, product manager bij Micro-Epsilon

Meetsensoren die in de fabrieks- en fabrieksautomatisering worden gebruikt, moeten aan tal van eisen voldoen. Naast nauwkeurigheid zijn hoge meet- en verwerkingssnelheden en zo reproduceerbaar mogelijke meetresultaten vereist. Lasersensoren hebben wat dat betreft vaak de voorkeur: ze maken zeer nauwkeurige verplaatsings-, afstands- en positiemetingen mogelijk in een breed scala aan meettaken.

EtherNet/IP

Er is een toenemende vraag naar moderne interfaces die gemakkelijke integratie in bestaande besturingsomgevingen mogelijk maken. De opto­NCDT 1900 lasertriangulatiesensoren van Micro-Epsilon spelen hierop in. Naast de uitvoeringen met EtherCAT zijn er nu ook nieuwe modellen die zijn uitgerust met een EtherNet/IP-interface. De geïntegreerde veldbusinterfaces maken eenvoudige integratie mogelijk van deze sensoren in Industrial Ethernet-besturingssystemen. Dit komt vooral ten goede bij hele snelle processen en bij netwerken met meerdere apparaten en machines. Integratie via EtherCAT of EtherNet/IP vergemakkelijkt de communicatie, vooral in moderne installaties. Dankzij de directe data-uitvoer zijn de meetwaarden realtime beschikbaar.

Signaalstabiliteit

De lasersensoren bieden tweestaps meetwaardemiddeling om het signaal te optimaliseren. Dit zorgt voor een meer vloeiend signaal bij randen en stapsgewijze patronen, terwijl over­shoot van signalen wordt vermeden. Het kunnen garanderen van een nauwkeurige signaalcurve is vooral een uitkomst bij snelle metingen van bewegende delen.

Intelligente oppervlaktecontrole

De sensoren zijn ook uitgerust met intelligente oppervlaktecontrole. De Advanced Surface Compensation functie werkt met nieuw ontwikkelde algoritmen en maakt stabiele meetresultaten mogelijk, zelfs op veeleisende oppervlakken. Als het te meten oppervlak bijvoorbeeld verandert van matzwart naar glanzend of van licht naar donker, zorgt de slimme technologie ervoor dat de belichtingstijd zich aanpast aan de omstandigheden van het betreffende meetobject.

Om de meetwaarden te bepalen, projecteert de lasersensor de rode laserpunt met een golflengte van 670 nm op het doel. Het laserlicht wordt in een bepaalde reflectiehoek gereflecteerd en treft een optisch systeem op de CMOS-lijn in de sensor. Bij snel wisselende objecten van helder naar donker zou zonder intelligente oppervlaktecontrole slechts een kleine hoeveelheid licht de ontvangstmatrix bereiken. Daarentegen zou de intensiteit te hoog zijn bij een snelle overgang van donkere oppervlakken naar glanzende voorwerpen. In beide gevallen zou het resultaat onnauwkeurig of zelfs onbruikbaar zijn. De sensor laat zich wat dat betreft ook niet van de wijs brengen door de storende invloeden van omgevingslicht en kan worden gebruikt in sterk verlichte omgevingen.

Advanced Surface Compensation regelt de belichtingstijd en ook de intensiteit van het uitgestraalde licht tijdens de meettaak zodanig dat de reflectie op de CMOS-lijn in het perfecte bereik ligt. Vervolgens berekent de sensor de afstandswaarden met micronnauwkeurigheid via de driepuntsrelatie tussen de laserdiode, de meetpositie op het object en de weergave op de CCD-lijn. De vastgestelde waarden kunnen via de veldbusinterfaces als analoge of digitale uitgangssignalen worden ingevoerd in de besturing.

Montage en ingebruikname

Een gepatenteerd montageconcept zorgt voor een reproduceerbare montage van de optoNCDT 1900. Hierbij wordt de sensor automatisch in de juiste positie gebracht via montagehulzen. Dit maakt een eenvoudige vervanging van de sensor mogelijk, alsmede een nog nauwkeurigere laseruitlijning. Dit is vooral handig bij het vervangen van sensoren. Er is geen externe besturingseenheid nodig om de sensor te bedienen, aangezien de besturing volledig is geïntegreerd in de compacte sensorbehuizing. Dankzij de geringe afmetingen kan de lasersensor ook in kleine ruimtes worden geïntegreerd.

Toepassingen

De lasertriangulatiesensoren worden overal gebruikt waar hoge eisen worden gesteld aan precisie en integratiegemak. Enkele voorbeelden:

• Precieze positionering met hoge resolutie bij het printen van printplaten. Bij het printen, solderen en assembleren van printplaten is de exacte hoogtepositionering van de printkop cruciaal voor een vlekkeloos proces. De lasersensoren maken een nauwkeurige positionering van de printkop mogelijk. Ongeacht oppervlaktereflecties leveren deze sensoren nauwkeurige meetresultaten die worden gebruikt om de hoogte in te stellen en de randen te detecteren.

• Positionering van meetkoppen in meetmachines. Coördinatenmeetmachines worden vaak gebruikt om componenten te meten. De lasertriangulatiesensoren worden gebruikt om sensorkoppen snel te positioneren. Dankzij hun geavanceerde technologie maken deze sensoren een snelle en nauwkeurige positionering van de meetkop mogelijk.

• Meten van de slijtage van hogesnelheidslijnen. Voor de inspectie van hogesnelheidsspoorlijnen worden speciale meetwagens gebruikt. Deze zijn uitgerust met optoNCDT 1900LL laserafstandssensoren, die de afstand tot het spoor met een hoge meetsnelheid detecteren. Hun smalle laserlijn compenseert onregelmatigheden om afgevlakte meetwaardecurves te genereren. Dit is bijzonder geschikt voor het bepalen van het lengteverloop van de rails. Deze robuuste sensoren zijn ongevoelig voor fluctuerende reflecties en omgevingslicht.

• Positiedetectie van de wagenbak. Voor geautomatiseerde verwerking van autocarrosserieën is een exacte bepaling van de positie van de carrosserie ten opzichte van het bewerkingsgereedschap noodzakelijk voor bijvoorbeeld boren, ponsen of monteren van assemblages. Voor zeer nauwkeurige afstandsmetingen op metalen of gelakte oppervlakken worden triangulatiesensoren gebruikt. Hier zijn vooral hun ongevoeligheid voor omgevingslicht en hun hoge meetnauwkeurigheid doorslaggevende voordelen

Dit artikel komt uit ElektroData 1 – 2023

Contactgegevens

AdresSmederijstraat 2

Postcode en plaats

4814 DB Breda

Telefoon0162-510400

Websitehttps://www.micro-epsilon.de

E-mailpatrick.aarts@micro-epsilon.de

Meer informatieInformatie aanvragen