Was ist ein optischer Schnittsensor?
Optische Schnittsensoren beziehen sich auf Geräte, die die dreidimensionale Form eines Objekts auf der Grundlage des optischen Schnittverfahrens messen. Der Begriff kann sich auch auf die Anwendung beziehen, die den optischen Schneidsensor umfasst.
Wenn eine Anwendung im optischen Schneidsensor enthalten ist, können Programme wie Geräteeinstellungen und Bildverarbeitung in einem Browser bedient werden, indem ein LAN-Kabel oder ähnliches an das Gerät selbst angeschlossen wird.
Verglichen mit der binokularen Stereosichtmethode und der Lasermethode konnte die ursprüngliche optische Schneidemethode durch einfache arithmetische Verarbeitung eine höhere Abstandsgenauigkeit erzielen.
Um jedoch eine hochauflösende Bildgebung in Echtzeit zu ermöglichen, sind eine Abtastung des projizierten Lichts und eine Bildgebung mit Auflösung erforderlich.
In jüngster Zeit hat sich die Forschung auf dem Gebiet der optischen Cut-Off-Sensoren aufgrund der wachsenden Erwartungen an die Messung und Prüfung von Objekten mit dreidimensionaler Geometrie intensiviert.
Anwendungen für optische Cut-Off-Sensoren
Optische Trennsensoren werden in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, z. B. in der Automobilindustrie, im Schiffbau und in der verarbeitenden Industrie.
In der Automobilindustrie werden sie zum Beispiel zur Messung der Form von Teilen und Formen bei der Inspektion und dem Prototyping von Fahrzeugen eingesetzt. Die Formmessung umfasst die Formprüfung, bei der kontrolliert wird, ob die fertigen Teile entsprechend dem Entwurf hergestellt wurden, und die Datenmessung der Form von Prototypen.
In der Schiffbauindustrie wird sie bei Schiffspropellern eingesetzt, wo typische Teile in jedem Prozess, wie z. B. Gießen und Schneiden, für die Herstellung von Schiffspropellern gemessen werden. Bei diesen prozessbegleitenden Prüfungen ist die Endkontrolle des Produkts unerlässlich, so dass die Gesamtform des Objekts gemessen wird.
In der Fertigungsindustrie werden sie auch bei Lötprozessen eingesetzt. Beim Lötprozess werden Fehler wie unzureichendes Lot, Lunker und überschüssiges Lot auf ihre äußere Form hin überprüft.
Prinzip der optischen Cut-Off-Sensoren
Optische Cut-Off-Sensoren verwenden im Allgemeinen das optische Cut-Off-Verfahren, bei dem ein Laserstrahl zunächst auf das Objekt gestrahlt, gestreut und reflektiert wird.
Das reflektierte Licht wird dann von einem CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) empfangen und zu einem Bild geformt, um Informationen über die Höhe, Form und Position des zu messenden Objekts zu erhalten.
Wie bereits erwähnt, wird bei herkömmlichen Messverfahren mit optischen Cut-Off-Sensoren ein Lichtspalt von einer Laserquelle ausgesendet und das reflektierte Licht mit einer Kamera (CMOS) oder ähnlichem empfangen.
Diese Geräte wurden jedoch nicht zu einer Einheit zusammengefasst, sondern als Einzelgeräte betrieben, und die erfassten Bilder wurden monochrom dargestellt.
Heute wird die geforderte Genauigkeit bei der Vermessung von Objekten immer hochdimensionaler.
Daher wird auch die Umgebung, in der die optischen Trennsensoren eingesetzt werden, immer komplexer, so dass die optischen Trennsensoren und andere Komponenten in ein einziges Gerät integriert werden, um eine stabile Prüfung zu ermöglichen.
Während die aufgenommenen Bilder früher nur in Schwarzweiß angezeigt wurden, ist es dank der jüngsten technologischen Entwicklungen möglich, die Daten in Farbe zu prüfen.
Darüber hinaus sind die aktuellen Anwendungen, einschließlich der optischen Schneidsensoren, so konzipiert, dass sie eine flexible Umstellung der Geräteeinstellungen usw. ermöglichen, um unterschiedlichen Bedingungen gerecht zu werden, was zu Arbeitseinsparungen und einer verbesserten Prüfqualität in den jüngsten Produktionsprozessen beiträgt.
Geschichte der optischen Schneidverfahren
Dieses Thema befasst sich mit der typischen Geschichte der optischen Schneideverfahren und führt in die Klassifizierung der 3D-Bildmessung ein.
Optische Schneideverfahren wurden erstmals in den frühen 1970er Jahren am Electrotechnical Laboratory in Japan und an der Stanford University in den USA erprobt und führten in Japan zur Mustererkennungsforschung und zur Visionsrobotik.
Es wird auch angenommen, dass die erste praktische Anwendung der Spaltlichtprojektion, einer Art optischer Schneidemethode, von General Motors in Kanada durchgeführt wurde. Diese Methode wurde in Gießerei-Montageanlagen eingesetzt, wo Objekte, die auf einem Förderband liefen, mit Spaltlicht- und Zeilensensoren erfasst wurden.
In den späten 1970er Jahren wurde Licht anstelle von Radiowellen für die Bildmessung verwendet, doch galt diese Methode damals aufgrund der hohen Geschwindigkeit von Radiowellen und Licht als schwer anwendbar.
Klassifizierung der optischen Trennverfahren
Optische Trennverfahren werden allgemein als dreidimensionale Bildmessung klassifiziert und können in passive und aktive Verfahren unterteilt werden. Passive Verfahren werden als Stereobildverfahren klassifiziert, während aktive Verfahren in optische Lasermethoden, optische Schneidverfahren, photometrische Stereomethoden, Verfahren zur Fokuseinstellung und Konturmessverfahren unterteilt werden.
Da es viele Unterkategorien aktiver Methoden gibt, wird hier nur die optische Schneidemethode behandelt.
Zu den optischen Schneideverfahren gehören die Punktlichtprojektion, die Spaltlichtprojektion und die Musterlichtprojektion, wobei erstere als Nicht-Video-Verfahren eingestuft wird. Die letztere, die Musterlichtprojektion, wird dagegen als Videomethode eingestuft. Die Spaltlichtprojektion ist ein Verfahren, das zu diesen beiden Kategorien gehört.
Markttrends für optische Trennsensoren
Optische Trennsensoren werden als optische Trennverfahren innerhalb von 3D-Bildverarbeitungssystemen klassifiziert, und der globale Markt für 3D-Bildverarbeitungssysteme, der von Fuji Keizai Co.
Es wird davon ausgegangen, dass der Markt im Jahr 2020 aufgrund der stagnierenden Wirtschaft und des Ausbruchs neuer Coronavirus-Infektionen geschrumpft sein wird. Bis 2021 zeigte der Markt jedoch Anzeichen einer Erholung und soll bis 2025 auf 391,4 Milliarden JPY anwachsen.
Der Bericht besagt auch, dass die Marktentwicklung nach Branchen im Jahr 2020 141,9 Milliarden Yen für Elektrizität, 39 Milliarden Yen für Automobile und 5,4 Milliarden Yen für Logistik betragen wird.
Darüber hinaus wird der Markt für 3D-Zeilenprofilkameras, bei denen die Kameratechnologie durch Laser ergänzt wird, im Jahr 2021 auf 14 Mrd. JPY geschätzt und soll bis 2024 auf 16,6 Mrd. JPY anwachsen.