Optische Messtechnik / Messtaster
Berührungslose Messtechnik: Methoden und Geräte
In der modernen Messtechnik kommt eine Vielzahl an Technologien zur präzisen Erfassung physikalischer Eigenschaften zum Einsatz. Ein zentraler Bereich ist dabei die berührungslose Messtechnik, die auch ohne physischen Kontakt exakte Ergebnisse liefert.
In diesem Leitfaden erfahren Sie mehr über die Methoden, Vorteile und Anwendungsbereiche von berührungslosen Messverfahren und welche Messgeräte dafür zum Einsatz kommen.
Was sind berührungslose Messverfahren?
Berührungslose Messverfahren kommen zum Einsatz, um physikalische Eigenschaften eines Objekts zu erfassen, ohne dabei physischen Kontakt mit dem Objekt herzustellen.
Welche Methode oder Sensoren für die jeweilige Anwendung am besten geeignet sind, hängt
- von der zu messenden physikalischen Eigenschaft,
- den Umgebungsbedingungen, sowie dem
- jeweiligen Anwendungsbereich ab.
Gängige Methoden zum berührungslosen Messen
Für das berührungslose Messen kommen vor allem zwei Messmethoden zum Einsatz: Laserscanning oder Ultraschallmessung.
Laserscanning
Laserscanner verwenden einen Laser, um die Oberfläche eines Objekts zu scannen und verschiedene Informationen wie das Oberflächenprofil, den Abstand und mehr zu erfassen. Dimensionale Messungen werden auf zwei Arten durchgeführt: entweder durch
- Lasertriangulation oder durch
- Laserdistanzmessung.
Bei beiden Methoden sendet der Sensor einen Laserstrahl auf ein Objekt. Dieser wird dann zum Empfangselement reflektiert, wo er aufgenommen und ausgewertet wird.
Lasertriangulation
Bei der Lasertriangulation wird der Abstand durch Winkelberechnung ermittelt. Dazu wird der Laserpunkt eines Sensors auf ein Objekt projiziert. Das reflektierte Licht tritt abhängig von der Entfernung unter einem bestimmten Winkel im Empfangselement auf. Der Abstand zum Messobjekt wird im Sensor berechnet, indem die Position des Lichtpunkts auf dem Empfangselement und die Distanz von Sender zu Empfangselement berücksichtigt werden.
Die Lasertriangulation wird in industriellen Umgebungen verwendet, insbesondere in der Automatisierung, Robotik und Qualitätssicherung.
Laserdistanzmessung
Ein Laser-Distanzsensor misst den Abstand zum Ziel, indem er die Zeit erfasst, die ein Laserstrahl benötigt, um von der Oberfläche des Ziels reflektiert zu werden. Diese berührungslose Laser-Messmethode ist auch als Laufzeitverfahren (Time-of-Flight) bekannt und wird vor allem in industriellen Anwendungen mit großer Reichweite eingesetzt.
Ultraschallmessungen
Berührungslose Ultraschallmessgeräte nutzen hochfrequente Schallwellen, um Distanzen zu messen. Sie funktionieren ähnlich wie Laser-Distanzsensoren, nur dass statt Laserlicht Schallwellen verwendet werden: Der Sender gibt eine Schallwelle ab, die als Echo vom Ultraschallempfänger wieder aufgenommen wird.
Diese berührungslose Messmethode findet breite Anwendung bei Distanz- und Dickenmessungen sowie bei der Füllstandsmessung von Flüssigkeiten und in Näherungssensoren.
Vorteile der berührungslosen Messtechnik
Die wichtigsten Vorteile berührungsloser Messverfahren liegen im fehlenden physischen Kontakt zwischen dem Sensor und dem Objekt, dessen physikalische Eigenschaft gemessen wird, sowie in der Geschwindigkeit und Effizienz, mit der berührungslose Datenerfassungssysteme Daten erfassen, verarbeiten und speichern.
Der Verzicht auf physischen Kontakt reduziert das Risiko von Beschädigungen erheblich – insbesondere bei empfindlichen oder dünnen Objekten wie Halbleitern. Dadurch sind berührungslose Messmethoden nicht nur besonders sicher, sondern auch schnell und effizient, da sie keine physische Berührung mit dem Objekt benötigen, um Messungen durchzuführen.
Diese Eigenschaften machen berührungslose Messverfahren ideal für Hochgeschwindigkeitsprozesse, bei denen es entscheidend ist, Ausfallzeiten zu minimieren, ohne dabei auf Präzision zu verzichten.
Welche berührungslosen Messgeräte gibt es?
Bei berührungslosen Messmethoden werden berührungslose Messgeräte genutzt, um die benötigten Daten zu erfassen. Diese Daten werden dann in elektrische Signale umgewandelt, die wiederum in lesbare Daten für die weitere Analyse oder Verarbeitung umgesetzt werden.
Lasersensoren
Lasersensoren senden Laserlicht – entweder als Strahl oder als Linie – aus, um die Oberfläche eines Objekts zu scannen. Diese Art von Messgeräten wird hauptsächlich für das Scannen von 3D-Objekten, die Qualitätskontrolle und Inspektion eingesetzt. Laserscanner bzw. Lasersensoren können in sehr kurzer Zeit eine große Anzahl an Datenpunkten erfassen, was sie ideal für das Scannen komplexer Geometrien macht.
Infrarotsensoren
Infrarotsensoren (IR-Sensoren) sind äußerst vielseitig. Während sie hauptsächlich als berührungslose Messgeräte zur Temperaturmessung eingesetzt werden, finden sie auch Anwendung bei der
- Distanzmessung,
- Gaserkennung,
- Objekterkennung,
- Bewegungserfassung
- und mehr.
Ultraschallsensoren
Ultraschallsensoren werden häufig als berührungslose Distanzsensoren verwendet, da sie wie Sonare funktionieren. Sie erzeugen hochfrequente Schallwellen, die von einem Objekt reflektiert und vom Sensor wieder empfangen werden. Aus dem empfangenen Echo wird dann die Entfernung berechnet.
Wann wird bevorzugt berührungslose Messtechnik eingesetzt?
Berührungslose Messverfahren finden breite Anwendung in Bereichen, in denen empfindliche Objekte vermessen und profiliert werden müssen – ebenso bei Objekten, die extrem hohe Temperaturen abstrahlen, oder in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, speziellen Gasen usw.
Im Bereich der dimensionalen Messtechnik ermöglichen berührungslose Messmethoden und -geräte eine extrem schnelle Datenerfassung bei nur minimalem Präzisionsverlust. Die Genauigkeit solcher Messungen liegt in der Regel im einstelligen Mikrometerbereich.
Zusammenfassend bieten berührungslose Messmethoden somit eine wertvolle Alternative für Anwendungen, bei denen herkömmliche, taktile Messungen entweder physisch nicht möglich oder wirtschaftlich nicht sinnvoll sind.
Berührungslose Messgeräte von KEYENCE
KEYENCE ist ein führender Hersteller von berührungslosen Messgeräten, darunter Sensoren, Mess- und Datenerfassungssysteme. Wenn Sie weitere Fragen zu berührungslosen Messmethoden und -geräten haben, zögern Sie nicht, sich an KEYENCE zu wenden – unser Expertenteam für Messtechnik hilft Ihnen gerne bei allen Anliegen weiter.
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