月: 2023年6月

Was ist ein Berührungssensor?

Ein Berührungssensor ist ein Messgerät, das den Abstand zum Messobjekt durch direkten Kontakt mit einem speziellen Detektor misst.

Der Vorteil von Berührungssensoren ist, dass sie genauer sind als berührungslose Sensoren, da der Abstand gemessen wird, indem der Detektor in Kontakt mit dem zu messenden Objekt gebracht wird. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass der Detektor an das zu messende Objekt angelegt werden muss, was eine geringe Beschädigung verursachen kann.

Darüber hinaus sind sie oft billiger als Berührungssensoren.

Anwendungen von Berührungssensoren

Berührungssensoren sind in industriellen Anwendungen weit verbreitet. Nachfolgend einige Beispiele für den Einsatz von Berührungssensoren:

• Messung der Verschiebung, z. B. der Dicke von Produkten und Prüfstücken
• Produktinspektion und Positionskontrolle von Förder- und Verarbeitungsanlagen
• Füllstandskontrolle in Wasserbehältern
• Senden von Rückmeldesignalen zum Öffnen und Schließen von Ventilen und Klappen

Berührende Abstandssensoren sind die häufigste Art von Berührungssensoren. Sie werden hauptsächlich zur Messung der Dicke von Produkten und Prüfkörpern eingesetzt. Neben dem Abstand können sie auch zur Messung von Flüssigkeitsständen verwendet werden.

Die meisten Abstandssensoren messen Abstände, indem sie einen Laser oder ähnliches projizieren und das reflektierte Licht empfangen. Der Vorteil von Berührungssensoren besteht darin, dass sie auch große geneigte Flächen messen können, bei denen es nicht möglich ist, reflektiertes Licht zu empfangen. Dieser Vorteil kann genutzt werden, um das Oberflächenprofil von 3D-förmigen Messobjekten zu messen.

Er wird auch verwendet, um den tatsächlichen Abstand des groben Tisches zu messen, auf dem das zu messende Objekt montiert ist und dessen Bewegung gesteuert wird, und um den Rundlauf zu messen, wenn der Tisch in eine Richtung bewegt wird. Er kann auch für die Rückkopplungskontrolle von der Messung und dem Verständnis von Fehlern bis zur Einstellung verwendet werden.

Funktionsweise von Berührungssensoren

Die für Berührungssensoren typischen berührenden Abstandssensoren werden in der Regel mit einer speziellen Sonde geliefert. Die Sonde hat eine Spindelkonstruktion und wird mechanisch vertikal aus- und eingefahren. Wenn die Sonde keinen Kontakt hat, ist sie durch Federkraft maximal ausgefahren.

Wenn die Sonde mit dem zu messenden Objekt in Berührung kommt, zieht sich die Sonde zusammen, und durch die Federkraft wird ein konstanter Druck auf das Objekt ausgeübt. Der Abstand des Sondenschafts zu diesem Zeitpunkt wird erfasst und in eine Längeninformation umgewandelt. Der messbare Bereich liegt also im Bereich der Ausdehnung und Kontraktion der Sonde.

Die Sonde ist häufig mit einer Spule umwickelt, wobei der sich ausdehnende und zusammenziehende Schaftteil als Eisenkern fungiert. Je nach Position dieses Schafts ändert sich die Impedanz in der Spule und der Ausgang ändert sich. Da die Impedanz in Abhängigkeit von der Position des Schaftes bestimmt wird, kann die absolute Position erfasst werden.

Arten von Berührungssensoren

Es gibt viele verschiedene Arten von Berührungssensoren auf dem Markt. Im Folgenden sind Beispiele für Berührungssensoren aufgeführt:

1. Differenzialtransformator (LVDT)-Abstandssensoren

Dieser Sensor wandelt den Betrag des vertikalen Abstands, der durch die Bewegung eines gegen das zu messende Objekt gepressten Schützes erzeugt wird, in ein elektrisches Signal um und liest die Form des zu messenden Objekts ab. Über dem Schütz befindet sich ein Eisenkern, der durch die vertikale Bewegung des Schützes die Spulenimpedanz in der Umgebung verändert und ein elektrisches Signal abgibt.

Aufgrund seines Aufbaus zeichnet er sich dadurch aus, dass die Messwerte selten springen. Da jedoch das Magnetfeld der Spule genutzt wird, sind die Magnetfeldeigenschaften je nach Position des Eisenkerns in der Spule möglicherweise nicht stabil.

2. Skalentyp-Abstandssensoren

Der Skalentyp ist ein Sensor, der die Verlagerung des Schützes digital misst. Es gibt magnetische und optische Zählertypen.

Magnetischer Typ
Der magnetische Typ misst den Betrag des Abstands, indem er die vertikale Bewegung eines Maßstabs mit abwechselnden S- und N-Polen mit einem magnetischen Sensorelement erfasst. Beim optischen Zählertyp wird dagegen Licht auf einen Maßstab mit zahlreichen Schlitzen projiziert und der Betrag des Abstands durch Zählen des durch die Schlitze fallenden Lichts mit einem Lichtempfangselement gemessen.

Optischer Zählertyp
Das optische Zählverfahren ist ein digitales Messverfahren, das heißt, es ist rauschfrei und kann mit hoher Genauigkeit messen. Eine schnelle Bewegung des Schützes kann jedoch dazu führen, dass das magnetische Sensorelement oder das Lichtempfangselement falsch reagiert, wodurch der Messwert springt.

3. Grenzwertschalter und Mikroschalter

Grenzwertschalter und Mikroschalter sind Berührungssensoren, die die Position eines Objekts als Kontaktsignal ausgeben. An der Spitze ist ein Mitnehmer angebracht, der durch Berührung mit einem Objekt angetrieben wird, um die internen Kontakte zu öffnen und zu schließen. Diese einfachen und robusten Bauelemente sind in der Industrie weit verbreitet.

4. Schwimmer-Füllstandssensoren

Diese Sensoren sind mit einem Schwimmer ausgestattet, der sich entsprechend der vertikalen Bewegung des Flüssigkeitsstands auf und ab bewegt, um den Füllstand auszugeben. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus und ihrer geringen Kosten werden sie in vielen Situationen zur Füllstandskontrolle in Lagertanks eingesetzt. Da der Schwimmer jedoch im Tank schwimmen muss, eignet er sich nicht für Tanks, die bewegt werden.

Was ist eine Formmessmaschine?

Formmessmaschinen sind Geräte zur Erfassung, Analyse und Messung der Konturform einer Objektoberfläche durch genaues Abtasten ihrer Form.

Formmessmaschinen können in zwei Haupttypen unterteilt werden. Der berührende Typ verwendet einen Taststift (Taster) und der berührungslose Typ verwendet einen Laser oder andere Mittel, um die Oberfläche abzutasten. Bei berührungslosen Formmessmaschinen ist die Messaufgabe relativ einfach, kann aber stark vom Material und den Eigenschaften der Oberfläche des Objekts abhängen. Aus diesem Grund sind berührende Formmessmaschinen der häufigste Typ von Formmessmaschinen.

Die Auflösung von Formmessmaschinen ist hoch und Konturprofile können mit einer Genauigkeit von 0,001 mm oder weniger erfasst werden. Allerdings sind Messungen über den Bewegungsbereich des Tylus hinaus nicht möglich, so dass bei Messungen in großen Höhenrichtungen besondere Vorsicht geboten ist.

Anwendungen von Formmessmaschinen

Formmessmaschinen werden bei der Entwicklung, Herstellung und Qualitätskontrolle von Industrieprodukten, insbesondere von Metallen, eingesetzt. Mit Formmessmaschinen werden Maße, Winkel, Stufen, Gewindesteigung usw. des zu messenden Objekts gemessen, die alle mit der Messung und Analyse seiner Konturform zusammenhängen.

CNC-gesteuerte Formmessmaschinen können durch die Programmierung einer Reihe von Messvorgängen zur automatischen Messung in der Produktionslinie eingesetzt werden. So werden beispielsweise standardisierte Produkte wie die Gewindeform von Kunststoffflaschendeckeln im Allgemeinen durch Formmessmaschinen qualitätskontrolliert. Darüber hinaus werden die Konturen von Produkten, deren Form beispielsweise patentiert ist, detailliert bestimmt.

Funktionsweise von Formmessmaschinen

In diesem Abschnitt wird die Funktionsweise der berührenden Formmessmaschinen beschrieben, die den Haupttyp der Formmessmaschinen darstellen. Berührende Formmessmaschinen zeichnen die Kontur des zu messenden Objekts als Verschiebung eines horizontal beweglichen Messfühlers und als vertikale Bewegung eines am Messfühler befestigten Tasters auf.

Die Konturform wird aufgezeichnet, indem die X-Koordinate der horizontalen Bewegung und die Y-Koordinate der vertikalen Position des Taststiftes in einem Abstand von etwa 0,001 mm auf einer digitalen Skala kontinuierlich aufgezeichnet werden, während der Taststift bewegt wird.

Bei den meisten Formmessmaschinen erfolgt die vertikale Bewegung des Tastereinsatzes in Form einer Bogenbewegung um ein Zentrum, das als Drehpunkt bezeichnet wird. Je größer die vertikale Bewegung des Tastereinsatzes gegenüber der horizontalen Position ist, desto größer ist der durch den Bogen verursachte horizontale Fehler. Die Position der Tasterspitze muss erfasst werden, wobei dieser Fehler ständig kompensiert werden muss.

Da die Spitze des Tastereinsatzes ständig mit dem Messobjekt in Kontakt ist, nutzt sich der Tastereinsatz ab. Wenn sich der Tastereinsatz abnutzt, ändert sich die Position der Tasterspitze entsprechend dem Grad der Abnutzung. Die Form der Tasterspitze muss regelmäßig überprüft und entsprechend dem Verschleiß korrigiert werden.

Weitere Informationen zu Formmessmaschinen

1. Unterschied zwischen Formmessmaschinen und Konturmessmaschinen

Normalerweise bezeichnen Formmessmaschinen und Konturmessmaschinen das Gleiche. Es gibt jedoch Situationen, in denen die Bezeichnungen mit streng getrennten Bedeutungen verwendet werden müssen, wie z. B. in den folgenden Fällen:

Die strikte Unterscheidung zwischen den beiden Begriffen beruht darauf, ob das Konturprofil kontinuierlich oder diskontinuierlich gemessen wird. Mit anderen Worten: Formmessmaschinen sind kontinuierliche Messungen, bei denen der Taststift in ständigem Kontakt ist, während Formmessmaschinen nicht kontinuierliche Messungen umfassen. So kann die Form beispielsweise dargestellt werden, indem die Verschiebungen in einem gewissen Abstand in gleichmäßigen Abständen gemessen und die Messpunkte miteinander verbunden werden.

Da die Verschiebungen zwischen den Messpunkten nicht gemessen werden können, muss die Teilung verkürzt oder ergänzt werden, indem eine Näherungsformel aus den Koordinaten der Messpunkte gefunden wird. Daher ist die Genauigkeit, wie z. B. die Abtastkraft und die Mindestauflösung, mit der die Form genau gemessen werden kann, je nach der Feinheit der Messteilung unterschiedlich.

2. Handgehaltene Formmessmaschinen

Handgehaltene Formmessmaschinen werden zur Messung von Objekten eingesetzt, die für die Messung mit stationären Formmessmaschinen zu groß sind, oder für einfache Messungen an der Linie.

Bei der Messung großer Objekte mit einer handgehaltenen Formmessmaschine ist es nicht möglich, die gesamte Form zu messen. Verwenden Sie die handgehaltene Formmessmaschine nur in Bereichen, in denen strenge Maßtoleranzen erforderlich sind oder in denen Formänderungen einen erheblichen Einfluss auf Funktion, Leistung oder Sicherheit haben. 

3. Situationen, in denen Oberflächenrauhigkeitsmessgeräte als Formmessgeräte eingesetzt werden

Das Messprinzip eines Oberflächenrauheitsmessgerätes kombiniert die horizontale X-Achse und die vertikale Verschiebung des Taststiftes in Richtung der Z-Achse. Dies ist das gleiche Messprinzip wie bei Formmessmaschinen, so dass es möglich ist, ein Oberflächenrauheitsmessgerät als Formmessmaschine zu verwenden, solange die X-Achse und die Z-Achse innerhalb des messbaren Bereichs liegen.

Die Bewertung der Oberflächenrauheit erfordert jedoch eine höhere Präzision als die Formmessung, so dass auch die Form der Tastspitze und der Detektor eine höhere Auflösung haben müssen.

Was ist ein Ebenheitsprüfgerät?

Ebenheitsprüfgeräte werden hauptsächlich zur Beurteilung des Ebenheitsgrades von bearbeiteten Oberflächen eingesetzt.

Selbst bearbeitete Oberflächen, die flach zu sein scheinen, weisen in der Regel sehr leichte Unregelmäßigkeiten und Wellen auf. Diese leichten Unregelmäßigkeiten und Unebenheiten können die Funktion von Industrieprodukten beeinträchtigen.

Ebenheitsprüfgeräte sind notwendig, um die Funktionsfähigkeit eines Produkts zu gewährleisten, indem der Grad der Ebenheit beurteilt wird. Es gibt drei Hauptmethoden zur Messung der Ebenheit: Die Messung mit einer Messuhr, die ein Allzweckmessgerät ist, die Messung anhand eines Referenznormals und die Messung mit einem Laserstrahl.

Anwendungen von Ebenheitsprüfgeräten

Ebenheitsprüfgeräte werden hauptsächlich für die Bewertung von flachen oder flach bearbeiteten Teilen von Industrieerzeugnissen aus Metall verwendet. Wenn zum Beispiel ein Maschinengehäuse, das luftdicht sein muss, aus mehreren Teilen besteht, gibt es immer eine „Gegenfläche“, an der die Teile zusammengefügt werden.

Die Verbindungsflächen müssen eine bestimmte Ebenheit aufweisen, um die Luftdichtheit zu gewährleisten. Ebenheitsprüfgeräte werden verwendet, um die Ebenheit dieser Verbindungsflächen zu beurteilen. Beispiele hierfür sind Motoren und Fahrzeuggetriebe. Es ist wichtig, die Ebenheit der Anschlussflächen von Gehäuseteilen von Maschinen sicherzustellen, die im Inneren Öl enthalten.

Andere Anwendungen sind spezielle Prismen für die Optik. Prismen sind Gläser, die Licht brechen oder reflektieren und in Kameras usw. verwendet werden. Wenn die Oberfläche des optischen Übertragungsglases nicht perfekt eben ist, funktionieren die Lichtbrechung und -reflexion nicht richtig.

Funktionsweise von Ebenheitsprüfgeräten

Es gibt drei Hauptmethoden zur Messung der Ebenheit:

1. Messung mit einer Messuhr

Die Messung der Ebenheit mit Messuhren ist eine Methode, die sich relativ einfach auf die Messung verschiedener Teile anwenden lässt. Erstens ist eine Messuhr kein spezielles Messgerät zur Messung der Ebenheit, sondern ein allgemeines Messgerät, das den Betrag der Bewegung durch direkten Kontakt über eine Strecke in einer Richtung, z. B. eine Stufe, abliest.

Die Messuhr und das Teil, dessen Ebenheit gemessen werden soll, werden auf eine Oberflächenplatte oder eine andere Bezugsebene gelegt, und die Höhe mehrerer Punkte wird gemessen. Obwohl die Messung relativ einfach ist, können die Auswertungsergebnisse beeinträchtigt werden, wenn die Ebenheit der Bezugsfläche nicht gesichert ist oder wenn das zu messende Produkt gekippt ist.

Es ist zu beachten, dass der zu bewertende Bereich so groß wie möglich sein sollte und dass die Ergebnisse je nach Anzahl der zu bewertenden Punkte variieren.

2. Messung mit einem Ebenheitsreferenznormal

Ebenheitsreferenznormale sind Normale mit garantierter Ebenheit. Die Ebenheit wird bewertet, indem das zu messende Objekt mit dem Ebenheitsreferenznormal in Kontakt gebracht wird, die Kontaktfläche mit Licht bestrahlt wird und das Licht gemessen wird, das aus dem Spalt zwischen den beiden austritt.

3. Messung mittels Laserstrahl

Die meisten Produkte, die als Ebenheitsmessgeräte verkauft werden, verwenden Laserlicht. Diese Geräte messen die Ebenheit, indem ein Laserstrahl auf das Objekt gestrahlt und die Reflexion gemessen wird.

Sie haben den Vorteil, dass sie die Oberfläche nicht beschädigen und die Messung sofort erfolgt, aber sie erfordern eine teurere Messausrüstung als die beiden anderen Methoden.

Weitere Informationen über Ebenheitsprüfgeräte

1. Über Ebenheit

Die Sicherstellung einer guten Ebenheit ist für die Funktion des Produkts sehr wichtig, z. B. für die Luftdichtheit oder die Verschleißfestigkeit. In einigen Fällen kann sie auch die Qualität des Aussehens beeinflussen.

Einfach ausgedrückt ist Ebenheit der Abstand zwischen dem konvexen und dem konkaven Teil einer Oberfläche, wenn diese zwischen zwei idealen Ebenen liegt. Die Ebenheit muss nicht nur für ebene Flächen angegeben werden, sondern kann auch für gekrümmte Flächen angegeben werden.

Bei Zylindern und Bohrungen muss auch die Konzentrizität und Koaxialität angegeben werden. Je nach Anwendung und Zweck muss die entsprechende geometrische Toleranz gewählt werden.

2. Zu beachtende Punkte bei der Messung der Ebenheit

Bei der Messung der Ebenheit muss auf Besonderheiten wie Kratzer, Staub und Vorsprünge auf der zu bewertenden Oberfläche geachtet werden. In einigen Fällen müssen sie entfernt werden.

Können Singularitäten nicht entfernt werden, wird der Abstand an einem leicht verschobenen Messpunkt ermittelt. Wird die Ebenheit bestimmt, ohne die Singularität zu entfernen, wird der Wert viel schlechter sein als der ursprüngliche Wert.

Außerdem ist es wichtig zu bestimmen, ob der nach der Beseitigung der Singularität erhaltene Wert noch durch die Verformung des Produkts beeinflusst wird.

Was ist ein Industriemikroskop?

Industriemikroskope werden für die Prozesskontrolle und -analyse bei der Herstellung von Halbleitern, elektronischen Bauteilen und Flüssigkristallanzeigen eingesetzt.

Um die Datenanalyse zu erleichtern, sind die meisten Industriemikroskope mit einer Digitalkamera und CCD-Bildern ausgestattet, die in einen PC importiert werden können.

Anwendungen von Industriemikroskopen

Industriemikroskope werden für die Inspektion von Fertigungsprozessen und die Analyse von Industrieprodukten wie Halbleitern und elektronischen Bauteilen eingesetzt. Die gängigste Art von Industriemikroskopen ist das metallurgische Mikroskop, das mit Licht beleuchtet wird und Oberflächen durch reflektiertes Licht betrachtet.

Metallurgische Mikroskope werden für die Oberflächenbeobachtung von undurchsichtigen Industriegütern wie keramischen Mikrostrukturen, Metallen und Legierungen, polierten Oberflächen von Komponenten und elektronischen Bauteilen verwendet. Weitere Anwendungen sind die Entwicklung, Analyse und Kontrolle bei der Herstellung von Produkten wie Magnetköpfen, Flüssigkristallen und Filmen.

Sie können auch zur detaillierten Beobachtung von Lötstellenoberflächen auf Leiterplatten und der Eindringtiefe von Schweißnähten verwendet werden. Sie werden auch zur Bewertung und Analyse nach dem Gießen, der Wärmebehandlung und der Metallurgie bei der Metallverarbeitung eingesetzt.

Funktionsweise der Industriemikroskope

Die gebräuchlichsten Industriemikroskope für die Metallurgie sind das aufrechte Mikroskop, mit dem die Probe von oben betrachtet wird, und das inverse Mikroskop, mit dem die Probe von unten betrachtet wird. Aufrechte Mikroskope sind die häufigste und gebräuchlichste Art von Mikroskopen. Die Probe befindet sich unter der Objektivlinse und wird von oben betrachtet. Bei einem inversen Mikroskop befindet sich die Spitze der Objektivlinse auf der Oberseite, und die Probe wird von unten betrachtet.

Sowohl bei aufrechten als auch bei umgekehrten Mikroskopen befindet sich die Lichtquelle innerhalb der Objektivlinse. Die Lichtquelle beleuchtet die Oberfläche der Probe, und das von der Probenoberfläche reflektierte Licht wird verwendet, um die Form der Probenoberfläche zu beobachten. Zwischen der Objektivlinse und dem Okular befindet sich ein Prisma oder eine Linse. Das von der Objektivlinse auf die Probe gestrahlte und zurückreflektierte Licht wird zur Beobachtung vergrößert. Die Vergrößerung reicht von 50 x bis 1000 x.

Viele metallurgische Mikroskope, die als Industriemikroskope verwendet werden, haben mehrere Funktionen, und es gibt eine breite Palette von Modellen, die Hellfeld-, Dunkelfeld- und Differentialinterferometrie mit Auflichtbeleuchtung ermöglichen. Bei der Dunkelfeldmethode mit Auflichtbeleuchtung erscheinen feine Kratzer, Risse und Poren leuchtend und eignen sich für die Beobachtung der Probenoberfläche. Bei der Differenzialinterferenzmethode mit Auflichtbeleuchtung können feine Unregelmäßigkeiten, die mit der Hellfeldmethode nur schwer zu erkennen sind, erkannt werden und werden häufig in Prüfverfahren eingesetzt.

Arten von Industriemikroskopen

Wie bereits erwähnt, gibt es zwei Arten von Industriemikroskopen: aufrechte Mikroskope und inverse Mikroskope.

1. Aufrechtes Mikroskop

Im Allgemeinen haben aufrechte Mikroskope den Vorteil, dass sowohl Transmission als auch Reflexion je nach Beleuchtungsmethode gewählt werden können und das optische System einfach gestaltet werden kann.

2. Inverses Mikroskop

Inverse Mikroskope werden häufig im Bereich der Metallurgie usw. verwendet, da die zu beobachtende Oberfläche nach unten gerichtet ist, so dass die Beobachtungsfläche leicht in Bezug auf die optische Achse nivelliert werden kann.

Weitere Informationen zu Industriemikroskopen

1. Industriemikroskope mit mehreren Funktionen

Einige Industriemikroskope haben neben ihrer Verwendung als metallurgische Mikroskope weitere Funktionen, um eine effiziente Beobachtung zu gewährleisten. So verfügen einige Modelle über Funktionen wie konventionelle optische Mikroskopie, Polarisationsmikroskopie und Rastersondenmikroskopie sowie über mehrere Beobachtungsmethoden.

Da Industriemikroskope für die Inspektion von Fertigungsprozessen und die Analyse von Industriegütern eingesetzt werden, können sie außerdem in der Regel CCD- oder Digitalkamerabilder in einen PC importieren. Dies erleichtert die Datenanalyse und verbessert so die Effizienz der Inspektion und Analyse.

Darüber hinaus gibt es Industriemikroskope, die mehrere Funktionen, wie z. B. eine Kamera und dreidimensionale Messungen, sowie Mikroskopfunktionen in sich vereinen.

2. Unterschied zwischen Industriemikroskopen und Messmikroskopen

Im weitesten Sinne ist Industriemikroskopie ein Oberbegriff für Mikroskope, die in der Fertigung und in anderen industriellen Bereichen eingesetzt werden. Daher fallen nicht nur optische Mikroskope, sondern auch Elektronenmikroskope und digitale Mikroskope unter die Kategorie der Industriemikroskope. Allerdings werden im Allgemeinen nur optische metallurgische Mikroskope als Industriemikroskope bezeichnet.

Metallurgische Mikroskope verwenden häufig eine reflektierende Beleuchtung, bei der das Licht auf die Oberfläche des zu messenden Objekts fällt, und werden hauptsächlich für die Oberflächenbeobachtung eingesetzt. Messmikroskope hingegen verfügen sowohl über eine Durchlichtbeleuchtung als auch über eine Auflichtbeleuchtung. Darüber hinaus ist der Tisch, auf dem das Messobjekt platziert wird, standardmäßig mit digitalen Skalen und Zählern ausgestattet und verfügt über Mechanismen und Funktionen zur Messung.

Mit anderen Worten: Industriemikroskope werden hauptsächlich zur Beobachtung eingesetzt und benötigen nicht so viel Tischbewegung und Vergrößerungsgarantie für das vergrößerte Beobachtungsbild wie Messmikroskope.

Was ist ein Messgerät für dimensionale Inspektion?

Messgeräte für dimensionale Inspektionen sind hochfunktionale visuelle Inspektionsgeräte, die die Abmessungen von hauptsächlich kleinen elektronischen Bauteilen wie LED-Platinen, CMOS-Sensorplatinen und Keramikplatinen prüfen.

Messgeräte für dimensionale Inspektionen, eine Komponente der visuellen Inspektion, sind Prüfgeräte, die eine Beurteilung darüber abgeben, ob ein Bauteil oder ein Produkt den Spezifikationen entsprechend fertiggestellt ist. Es ist in der Lage, präzise Abmessungen bis auf den Mikrometer genau zu messen, und der Einsatz des Geräts für die Pass/Fail-Kontrolle von Fertigerzeugnissen ermöglicht die Kontrolle der gesamten Produktanzahl.

Darüber hinaus können durch die Verknüpfung des Fördersystems mit der Bildverarbeitung automatische dimensionale Inspektionslinien aufgebaut werden. Da die Bildverarbeitung mit einer Hochleistungskamera ausgestattet ist, kann sie auch zur Kontrolle des Zustands von Zwischenprodukten oder zur Positionierung während der Verarbeitung eingesetzt werden. Sie können auch Dimensionsmessungen an Metallteilen sowie an elektronischen Bauteilen durchführen.

Anwendungen von Messgeräten für dimensionale Inspektionen

Messgeräte für dimensionale Inspektionen werden häufig für elektronische Bauteile verwendet, bei denen eine Genauigkeit im Mikrometerbereich erforderlich ist. Sie werden insbesondere zur Messung von Abmessungen wie Kantenbreite, Ausrichtung und Registerlänge von beschichteten Abschnitten von Elektrodenblechen mit intermittierender Beschichtung, Streifenbeschichtung usw. verwendet. Sie werden auch verwendet, um Defekte und unbeschichtete Bereiche zu erkennen.

Weitere Anwendungen von Messgeräten für dimensionale Inspektionen

sind die Dimensionskontrolle von Außenwandplatten, Fliesen usw. sowie die Oberflächenkontrolle von Holz und nach Extrusionsprozessen. 3D-Modelle für dimensionale Inspektionen können auch zur Überprüfung des Volumens von Mineralien, Lebensmitteln usw. verwendet werden.

Darüber hinaus ist es möglich, Bereiche zu messen, die von menschlichen Bedienern nicht erfasst werden können. So können beispielsweise der Innen- und Außendurchmesser von O-Ringen, der Radius und der Winkel der Spitze von Metallteilen usw. in Bereichen gemessen werden, die mit Hilfe der Bildverarbeitung nur schwer zu erfassen sind.

Funktionsweise der Messgeräte für dimensionale Inspektion

Messgeräte für dimensionale Inspektionen verwenden hochleistungsfähige CCD- oder CMOS-Kameras für die Inspektion. Einige Modelle sind in der Lage, Laserstrahlen zu scannen und Höheninformationen zu erhalten, um Abmessungen in der 3D-XYZ-Achse zu messen.

In der Produktionslinie werden fehlerhafte Produkte, die aufgrund der Dimensionsmessung mit Hilfe der Bildverarbeitung als außerhalb der Spezifikation liegend identifiziert wurden, aussortiert und nur die guten Produkte automatisch an den nächsten Prozess weitergegeben.

Der Arbeitsablauf bei Messgeräten für dimensionale Inspektionen ist wie folgt: Zunächst wird das Objekt beleuchtet und von einer Kamera durch das Objektiv ein Bild aufgenommen. Das Bild wird von einem Bildprozessor erkannt und vermessen.

1. Auswahl der Kamera

Die Anzahl der Pixel wird entsprechend den für die Prüfung des Messobjekts erforderlichen Maßtoleranzen gewählt.

2. Beleuchtung

Die Beleuchtung wird entsprechend der Oberflächenbeschaffenheit des Messobjekts gewählt.

3. Bildverarbeitung (Kantenerkennung)

Kanten sind Bereiche, in denen bei der Bildverarbeitung häufig Farbschattierungen zu sehen sind. Unterschiede in der Produkthöhe, im Material, in der Farbe und in der Textur erscheinen als Kanten. Messgeräte für dimensionale Inspektionen können die Länge und den Winkel von Bereichen messen, die als Kanten erscheinen, sowie die Position des Mittelpunkts von der Kante. Da der Abstand zwischen den Kanten gemessen wird, hängt die Genauigkeit der Messung davon ab, ob die Kanten deutlich sichtbar sind.

Weitere Informationen zu Messgeräten für dimensionale Inspektionen

1. Geräte zur Sichtprüfung

Sichtprüfgeräte sind Geräte, mit denen das Aussehen eines Produkts automatisch geprüft werden kann. Das Sichtprüfgerät entspricht einer Kamera oder einem anderen Bildsensor für visuelle Kontrollen, und ein Bildprozessor oder eine Software ersetzt das Gehirn. Die in den Entscheidungskriterien angegebenen Werte beruhen auf Daten aus der Vergangenheit, so dass es einfach ist, Referenzwerte zu erstellen.

Allerdings sind Sichtprüfgeräte nicht immer sofort nach der Installation einsatzbereit. Das liegt daran, dass die Inspektionsmaschine vorbereitet werden muss und Zeit für Voreinstellungen und Kontrollen benötigt. In manchen Fällen ist es schwierig, die Sensor- und Lichtquellenpositionen (z. B. Video) und die Entscheidungswerte für die Erkennung von Fremdkörpern einzustellen, und die Bildverarbeitungssoftware ist möglicherweise nicht in der Lage, die Fremdkörper zu erkennen, die sie ursprünglich erkennen wollte.

Solche Probleme können durch wiederholtes Ändern der Hardware-Positionseinstellungen gelöst werden, um die richtige Position zu finden. Selbst wenn die Softwareeinstellung beim ersten Mal eine unerwartete Ablehnung feststellt, werden die Daten gelernt und die Beurteilungsdaten, wie z. B. der nächste geeignete Beurteilungswert, aktualisiert, so dass die gleiche Ablehnung danach nicht mehr auftritt.

2. Prüfung der Bilddimensionen

Die Bildmaßkontrolle ist eine Methode, mit der die Höhe und Tiefe eines Objekts anhand seines Bildes sofort gemessen werden kann. Die Bildsensor-Dimensionsmessung erkennt Kanten, indem sie das Objekt planarisiert und dessen Position, Breite und Winkel misst. Die Beherrschung des Prinzips der Kantendetektion ermöglicht auch die Einrichtung einer optimalen Detektion.

Kanten sind die Grenzen zwischen hellen und dunklen Bereichen in einem Bild, und die Kantenerkennung ist die Erkennung dieser Schattierungsgrenzen mit Hilfe der Bildverarbeitung. Kanten werden durch die folgenden Verfahren verarbeitet.

(1) Projektion, (2) Differenzierung, (3) Korrektur, so dass der Maximalwert der Differenzierung 100 % beträgt, und (4) Sub-Pixel-Verarbeitung (die Interpolationsberechnung wird an etwa drei Pixeln durchgeführt, die auf dem maximalen Teil der differenzierten Wellenform aus der von diesen Pixeln gebildeten Wellenform zentriert sind, und die Kantenpositionen werden auf das nächste 1/100stel eines Pixels genau gemessen).

Der Vorteil der Bildverarbeitung besteht darin, dass die Abmessungen der einzelnen Teile auf der Grundlage der erfassten Daten automatisch gemessen und die numerischen Werte als Daten gespeichert werden können. Durch die Durchführung von Maßprüfungen mit Hilfe der Bildverarbeitung können die gemessenen Maße jedes Teils als numerische Werte gespeichert und die Daten für die Verwaltung von Maßinformationen, die Formanalyse und die Prozessverbesserung verwendet werden.

Was ist eine Sicherheitsausrüstung und -zubehör?

Sicherheitsausrüstungen und -zubehör sind ein Oberbegriff für Geräte, die zur Sicherheit von automatisierten Anlagen beitragen, wie z. B. Türschalter, die den Betrieb von Anlagen elektrisch unterbrechen, indem sie bestimmte Schaltkontakte als Reaktion auf das Öffnen und Schließen von Türen ein- und ausschalten.

Nähert sich eine Person einer Vorrichtung mit großem Bewegungsbereich, großer Kraft oder rotierenden Teilen, wenn diese in Betrieb ist, kann dies zu einem Unfall wie zum Einklemmen führen. Daher werden harte Maßnahmen ergriffen, wie z. B. die Umzäunung des Geräts mit Schutzzäunen. Es besteht jedoch die Gefahr, dass Arbeitnehmer die Zäune öffnen und sich dem in Betrieb befindlichen Gerät in einer Unterlassungshandlung nähern, z. B. indem sie es einfach mit einem Zaun abdecken.

Um solche Risiken auszuschließen, sind hochgefährliche Geräte mit Sicherheitsvorrichtungen und -zubehör ausgestattet, die die Stromzufuhr zum Gerät unterbrechen, wenn der Sicherheitszaun geöffnet ist.

Anwendungen von Sicherheitsausrüstungen und -zubehör

Sicherheitsaurüstungen und -zubehör werden in Anlagen eingebaut, bei denen ein hohes Verletzungsrisiko für die Arbeitnehmer besteht, wenn keine Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden, wie z. B. bei großen Produktionsanlagen.

Viele Maschinen, wie z. B. große Roboter, arbeiten mit hoher Geschwindigkeit auf Massenproduktionslinien in der Fertigungsindustrie. Diese Maschinen werden von Steuerprogrammen gesteuert, können aber keine Menschen erkennen, so dass ein latentes Risiko besteht, dass sich Arbeiter der Maschine nähern und mit ihr in Berührung kommen, was zu Verletzungen führen kann.

Um dieses Risiko zu verringern, werden häufig Türschalter an den Schutzzäunen um die Maschinen und Sicherheitsausrüstungen und -zubehör mit Sensoren, wie z. B. Lichtvorhänge, installiert.

Funktionsweise von Sicherheitsausrüstungen und -zubehör

Im Folgenden wird die Funktionsweise eines Türschalters als Beispiel für Sicherheitseinrichtungen und -zubehör erläutert: Türschalter sind so konstruiert, dass auf jeder Seite der sich öffnenden und schließenden Tür ein Schalter angebracht ist, so dass der Stromkreis unterbrochen wird, wenn die Tür geöffnet ist, die Kontakte jedoch schließen, wenn die Tür geschlossen wird.

Es gibt zwei Arten von Türschaltern: mechanische Türschalter, bei denen sich die Kontakte schließen, wenn die Klemmen an beiden Enden mechanisch verbunden werden, und berührungslose Türschalter, bei denen die Magnetkraft eines in einen speziellen Betätiger eingebauten Magneten zum Öffnen und Schließen der Reedschalterkontakte genutzt wird. Der Vorteil der Magnetkraft liegt darin, dass sie sich im Vergleich zum mechanischen Kontakt leichter an eine Vielzahl von Anwendungen anpassen lässt, da der Kontakt mit der Tür selbst nicht mehr erforderlich ist.

Im Gegensatz zu Sicherheitsausrüstungen und -zubehör, die Stromkreise unterbrechen, wie z. B. Türschalter, gibt es auch solche, die das Gerät und die Person auf analoge Weise unterbrechen, wie z. B. Abdeckungen und Klappen. Mit anderen Worten: Das Gerät wird physisch blockiert, um zu verhindern, dass Hände und Köpfe in die beweglichen Teile des Geräts gelangen.

Neben der Einführung solcher Sicherheitsausrüstungen und -zubehör vor Ort ist es auch wichtig, eine Not-Aus-Taste vorzusehen, damit im Notfall alle Vorgänge sofort gestoppt werden können.

Sicherheitsausrüstungen und -zubehör: Schneestangen

Schneestangen sind, wie der Name schon sagt, Stangen, die auf dem Schnee aufgestellt werden können und zu den Sicherheitsausrüstungen und -zubehör gehören. Die Hauptaufgabe der Schneestangen besteht darin, Unfälle in Gebieten mit starkem Schneefall zu verhindern, in denen die Straßen mit Schnee bedeckt sind und die Straßenbegrenzungen nicht klar definiert sind, was dazu führt, dass die Fahrzeuge über den Randstreifen hinausfahren. Sie sind echte Wegweiser für Autofahrer.

Es gibt viele verschiedene Arten von Schneestangen, aber in Japan sind Stangen mit roten und weißen Streifen und einer dünnen Stangenform am häufigsten zu sehen. Einige am Straßenrand aufgestellte Schneestangen haben auch Reflektoren auf der anderen Seite der Stange, die das Licht des Fahrzeugs reflektieren und es dem Fahrer ermöglichen, die Breite der Straße und die vor ihm liegende Kurve im Allgemeinen vorherzusehen, was die Stange zu einem Sicherheitswegweiser für Autofahrer macht.

Sicherheitseingänge

Sicherheitseingang ist ein allgemeiner Begriff für den Eingang von Sicherheitsvorrichtungen. Zu den Sicherheitsvorrichtungen gehören Sicherheitslichtvorhänge, Sicherheitstürschalter, Alarmtöne und Warnschilder, Verriegelungsmechanismen und verschiedene Relais, die Stromkreise unterbrechen. Die Ausgänge dieser Sicherheitsvorrichtungen werden für gewöhnlich in eine Steuerung eingegeben, die das gesamte Sicherheitssystem steuert (eine so genannte SPS), um die Sicherheit der Baustelle zu gewährleisten.

Es sind auch Sicherheitseingangseinheiten erhältlich, wie z. B. die Sicherheitseingangseinheiten der Serien GC-S16 und SC von Keyence, einem bekannten Namen in der Sicherheitssystemtechnologie. Bei diesen Sicherheitseingangseinheiten gibt es 16 Sicherheitseingänge, vier Testausgänge sind Kontaktausgänge oder PNP-Ausgangsgeräte, EIN ist 2 mA oder mehr bei 11 V, AUS ist 1,5 mA oder weniger bei 5 V, der Kurzschlussstrom beträgt etwa 5 mA, Überspannungsschutz und Schutzschaltungen gegen Fehlverdrahtung sind eingebaut und die maximale Kabellänge beträgt 100 m oder weniger. Er entspricht den IEC-Normen und hat einen Betriebstemperaturbereich von -10 bis 55 °C, so dass er ohne besondere Probleme in normalen Fabriken eingesetzt werden kann. Das Sicherheitseingangssystem besteht aus einer Sicherheitsvorrichtung und einer Einheit, die die Sicherheitsvorrichtung steuert.