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Abstandssensorik

Abstand halten

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Die Laser-Distanz-Sensoren von Micro-Epsilon sind für große Messabstände konzipiert. Sie liefern präzise Messergebnisse bei oberflächenunabhängiger hoher Signalqualität auf Metall, Kunststoff, Papier oder Textil.

In der Fabrik- und Anlagen-Automation müssen häufig große Abstände zwischen Sensor und Messobjekt überwacht werden. Für diese Messaufgaben hat Micro-Epsilon den Laser-Distanz-Sensor optoNCDT ILR2250 entwickelt. Der Sensor erfasst Messbereiche bis zu 100 m ohne Reflektor. Beim Einsatz eines Reflektors kann der Messbereich auf bis auf 150 m erweitert werden. Gegen raue Umgebungsbedingungen schützt das robuste Aluminiumgehäuse.

Die integrierten optischen Interferenzfilter ermöglichen dem ILR2250 Sensor eine sehr gute Fremdlichtunterdrückung. Daher sind Messungen auch im Außenbereich wie beispielsweise für die Überwachung der Verfahrwege von Kranachsen oder die drohnengestützte Abstandsmessung möglich. Aufgrund der innovativen Technologie sind anspruchsvolle Messungen auf unterschiedlichste Oberflächen, wie Papier oder Kunststoff sowie Metall oder Textil möglich. Dank dieser Eigenschaften wird der optoNCDT ILR2250 in vielen Branchen wie der Stahlindustrie, der Transport-, Logistik- und Fördertechnik eingesetzt.

Das Messprinzip

Der optoNCDT ILR2250 arbeitet mit einem roten Halbleiterlaser der Wellenlänge 655 nm und ist in der Laserklasse 2 zugeordnet. Das Messprinzip erfolgt auf Basis der Phasenvergleichsmessung. Der Sensor sendet hochfrequentes, moduliertes Laserlicht aus. Das Licht, das zum Sensor zurückgesendet wird, ist aufgrund der Reflexion am Messziel phasenverschoben und wird mit dem Referenzsignal verglichen. Aus dem Wert der Phasenverschiebung lässt sich die Distanz mit hoher Genauigkeit bestimmen. Die Messung wird entweder über eine Steuereinheit, einen PC, durch ein Triggersignal oder die Autostartfunktion ausgelöst.

Ins richtige Licht gerückt

Der Laser-Distanz-Sensor von Micro-Epsilon ist signalstabil auf zahlreichen Oberflächen, für millimetergenaue Messergebnisse. Die Sensortechnologie arbeitet weitestgehend materialunabhängig auf Objekten mit Reflexionsgraden von 6 bis 100 %. Dies ermöglicht einen vielfältigen Einsatz auf unterschiedlichen Oberflächen. 

Für verschiedene Anwendungen stehen Presets zur Verfügung, die je nach Material bzw. Reflexion eine vordefinierte Konfiguration bereitstellen. Bei dunklen oder schwach reflektierenden Messobjekten kommt der Auto-Messmodus zum Einsatz. Er sorgt für eine schnelle, automatische Belichtungsregelung auch auf dunklen, spiegelnden und weit entfernten Objekten. Dieser Messmodus optimiert die Messfrequenz des Sensors abhängig von der Signalqualität und liefert dadurch die besten Ergebnisse auch unter schwierigen Bedingungen. 

Der Modus „Schnell“ eignet sich für dynamische Messungen auf bewegte Objekte und schnelle Distanzsprünge mit Bewegungen bis zu 1,6 m/s. Des Weiteren lassen sich die Modi „Akkurat“ für hohe Genauigkeit und Toleranz bei Distanzänderungen und „Präzise“ für höchste Genauigkeit auf gut reflektierenden Messobjekten auswählen. Der Sensor misst hier mit 20 Hz.

Exakte Erfassung von Coildurchmessern

Bandstahlrollen, sogenannte Coils dienen dem Transport von Breitflacherzeugnissen aus Metall oder Legierungen. Die großen Abmessungen von rund 1,8 m Durchmesser und das hohe Gewicht der Coils stellen Hersteller immer wieder vor enorme Herausforderungen. Um das Material weiter verarbeiten zu können, müssen die Coils abgewickelt werden. Hierfür ist eine kontinuierliche Erfassung des Durchmessers notwendig, um den Prozess des Abwickelns genau zu überwachen und den Wechselzeitpunkt des Coils frühzeitig bestimmen zu können.

Laser-Distanz-Sensoren der Reihe optoNCDT ILR2250-100 von Micro-Epsilon messen den Abstand zum Coil. Für diese Messaufgabe wird ein Sensor im Abstand von 0,2 bis 10 m auf den Radius des Coils ausgerichtet. Dieser misst kontinuierlich den Abstand zum Coil. Da sich durch das Abhaspeln der Durchmesser stetig verringert, erhöht sich infolgedessen der Abstand zwischen Coil und Sensor. Diese Streckenveränderung erfasst der Sensor zuverlässig und übermittelt sie als Messwert an die Steuerung des Produktionsprozesses. Im Vergleich zu herkömmlichen Überschlagsrechnungen aus der Umdrehung der Haspel oder der Bandlängenmessungen mit mechanischen Laufrädern ist hiermit eine präzise und verschließfreie Steuerung des Produktionsprozesses möglich. 

Dank der neuartigen Messmodi liefert der Sensor zuverlässige Messwerte auch bei verschiedenen Legierungen und Oberflächen. Mit den großen Messbereichen lässt sich die Messung aus sicherer Distanz zum Coil durchführen, wodurch ein Einsatz auch in rauen Umgebungen erfolgen kann. 

Durchmesserüberwachung 

In Ringwalzwerken werden Metalle wie Edelstahl oder Titan zum Einsatz bei Temperaturen von bis zu 1 100 °C nahtlos zu großen Ringen gewalzt. Dazu wird der glühende Rohling in eine Ringwalzanlage gelegt. Durch das Walzen vergrößert sich stetig der Durchmesser des Ringes. Da nur minimale Toleranzen zugelassen sind, muss der Walzprozess kontinuierlich überwacht und der Durchmesser exakt gemessen werden. Herkömmliche Sensoren nah am Messobjekt halten den extrem hohen Temperaturen, der abplatzenden Zunderung sowie dem Wasserdampf nicht stand. Daher sind Messungen aus großer Entfernung notwendig. 

Diese Messaufgabe meistern Laser-Distanz-Sensoren optoNCDT ILR2250-100 von Micro-Epsilon. Sie arbeiten mit dem Phasenvergleichsverfahren, welches auch auf glühende Messobjekte zuverlässige Ergebnisse liefert. Der Sensor ist in einer sicheren Entfernung angebracht und erfasst während des Walzens exakt den Abstand zum Walzgut. Da sich der Durchmesser des Ringes stetig vergrößert, verringert sich gleichzeitig der Abstand zum Sensor. Diese Differenz erfasst der optoNCDT ILR2250 Sensor zuverlässig und millimetergenau. 

Die Messwerte werden über die digitale Schnittstelle direkt an die Produktionssteuerung weitergegeben. So lassen sich sowohl der Durchmesser berechnen als auch der übrige Walzweg, welcher sich aus dem Ist-Volumen und den daraus resultierenden Bearbeitungsschritten zusammensetzt. Die Ergebnisse werden im Anschluss zur Visualisierung an den Kontrollraum übermittelt.

Dank der Laser-Distanz-Sensoren von Micro-Epsilon ist eine automatische Prozessüberwachung mit zuverlässiger Erfassung der Durchmesseränderung während des Produktionsprozesses möglich. Die ausgezeichnete Linearität in Verbindung mit der hohen Auflösung prädestiniert den Sensor für Messaufgaben in Walzwerken. Zudem ermöglicht die kompakte Bauform eine einfache sowie schnelle Integration in bestehende Systeme.

Kransysteme zuverlässig und präzise steuern

Zum Einsatz kommen Laser-Distanz-Sensoren der Reihe optoNCDT ILR2250-100 auch in Kransystemen. Diese sind an einem Ende des Hauptträgers positioniert und messen millimetergenau auf ein Target-Board. Die Sensoren erfassen Abstandsänderungen des Trägers in x und y Richtung, im Bereich von 0,1 bis 100 m. Dies geschieht kontinuierlich und auch während der Kranfahrt. Die performanten Laser-Distanz-Sensoren optoNCDT ILR2250 sind überall dort im Einsatz, wo große Messbereiche und gleichzeitig hohe Genauigkeit gefordert werden.

Einträgerlaufkrane, Zweiträgerbrückenkrane sowie Deckenlaufkrane kommen in nahezu jeder Logistik- sowie Produktionshalle zum Einsatz. Sie vereinen Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit. Mit den Krananlagen werden Arbeiten im automatischen Warenlager sowie in den Fertigungsbereichen unterstützt. 

Autor:  Jan Herrmann, Produktmanager Laser-Distanz-Sensoren, Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG
Bilder: Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

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