Messsysteme

Messsensorik

Welche Sensorik ist gemeint? Im Grunde jede Art von Sensor, der genügend Messdaten mit einer ausreichenden Wiederholgenauigkeit im Mikrometerbereich liefert. EHR setzt ausschließlich auf optische Sensoren, die berührungslos (und damit in-situ) funktionieren. Die beiden gängigsten und häufigst eingesetzten Sensorikprinzipien sind telezentrische Messanordnungen (2D-Messdaten) und die Laser-Triangulation (3D-Messdaten).

Telezentrischer Aufbau für 2D-Messdatengewinnung

telezentrischer Aufbau

Hierunter versteht man den achsparallelen Hauptstrahlenverlauf, das heißt einen Öffnungswinkel von 0°, meistens von Objektiven und Beleuchtungen. Vorteil der telezentrischen Objektive ist, dass sich die Größe der Objekte im Telezentriebereich (dies ist in etwa der Schärfentiefenbereich des Objektivs) nicht ändert. Daher werden diese Objektive als Messobjektive eingesetzt. Hierbei leuchtet die telezentrische Beleuchtung direkt in das telezentrische Objektiv (mit gemeinsamer optischer Achse) und das Messobjekt befindet sich zwischen Objektiv und Beleuchtung. Der große Vorteil dieser Anordnung ist, dass sich auch spiegelnde Objekte vermessen lassen, da am Objekt reflektierte Strahlen nicht abgebildet werden.
Die Messungenauigkeit hängt im wesentlichen von der Bildfeldgröße, der Kameraauflösung und der softwareseitigen Subpixelinterpolation ab. Die 2D-Messsensorik wird kundenspezifisch ausgelegt; in der Regel wird eine Messauflösung von 2 µm gewählt.

Laser-Triangulation für 3D-Messdatengewinnung

Sensorik_Triangulation

Lichtschnittverfahren, bei dem eine gerade Laserlinie auf ein Objekt projiziert und unter einem bestimmten Winkel (Triangulationswinkel) von einer Kamera aufgenommen wird. Die Abweichung der Geradheit der Laserlinie im Kamerabild ist ein Maß für die Objekthöhe entlang der Linie. Ein Scan aus vielen Linien ergibt ein Höhenbild (Oberflächenprofil) in X, Y und Z. Die Messungenauigkeit hängt im wesentlichen von der Kameraauflösung und dem Triangulationswinkel ab. In den Messsystemen werden Lasertriangulationssensoren verwendet, die bis zu 256.000 Messpunkte/sec. bei einer Standardauflösung von 10 µm (0,01 mm) verarbeiten. Durch geeignete Softwareinterpolation der Messpunkte wird eine Messwiederholgenauigkeit von bis zu 1 µm erreicht.