Gängige berührungslose Messgeräte und -methoden

Die moderne Messtechnik stützt sich auf zahlreiche Systeme zur Erfassung physikalischer Eigenschaften. Grundsätzlich lassen sich diese in zwei Kategorien einteilen: taktile und berührungslose Messgeräte und -methoden.
In diesem Leitfaden sprechen wir über berührungslose Messmethoden, ihre Vorteile und wie sie sich im Vergleich zu herkömmlichen Messmethoden schlagen.

Berührungslose Messmethoden

Wie der Name schon sagt, kommen bei berührungslosen Messmethoden Technologien und Techniken zum Einsatz, um physikalische Eigenschaften eines Objekts zu erfassen, ohne dabei physischen Kontakt mit dem Objekt herzustellen.
Zu beachten ist, dass die Anwendung dieser Methoden und die Auswahl geeigneter Sensoren in erster Linie von der zu messenden physikalischen Eigenschaft, den Umgebungsbedingungen, sowie dem jeweiligen Anwendungsbereich abhängen. Im Folgenden finden Sie eine Übersicht über berührungslose Messmethoden:

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 wird, wo er aufgenommen und ausgewertet wird.
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.
Ein Laser-Distanzsensor hingegen 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 Lasermessmethode ist auch als Laufzeitverfahren (Time-of-Flight) bekannt und wird vor allem in industriellen Anwendungen mit großer Reichweite eingesetzt.
Die Lasertriangulation wird ebenfalls in industriellen Umgebungen verwendet, insbesondere in der Automatisierung, Robotik und Qualitätssicherung.

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 ist kontaktlos. Sie findet breite Anwendung bei Distanz- und Dickenmessungen sowie bei der Füllstandsmessung von Flüssigkeiten und in Näherungssensoren.

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Vorteile der berührungslosen Messtechnik

Die Hauptvorteile berührungsloser Messmethoden 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.

Die Kombination dieser Vorteile macht berührungslose Messsysteme ideal für Hochgeschwindigkeitsprozesse, bei denen es entscheidend ist, Ausfallzeiten zu minimieren, ohne dabei auf Präzision zu verzichten.

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Berührungslose Messgeräte

Bei berührungslosen Messmethoden werden berührungslose Messgeräte genutzt, um die benötigten Daten zu erfassen. Diese werden dann in elektrische Signale umgewandelt, die wiederum in lesbare Daten für die weitere Analyse oder Verarbeitung umgesetzt werden. Im Folgenden finden Sie eine Übersicht über berührungslose Messgeräte und deren Details.

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

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.

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Anwendungsbereiche der berührungslosen Messtechnik

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.

Einsatz von berührungslosen Messgeräten 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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