Mit der zunehmenden Miniaturisierung von Bauteilen und steigenden Anforderungen an die Prozesssicherheit gewinnen berührungslose Messverfahren an Bedeutung. Komplexe Oberflächen und kleinste Strukturen müssen schnell und vollständig erfasst und für die Qualitätskontrolle ausgewertet werden. Die konfokal-chromatische Linienmesstechnik verbindet die Präzision konfokaler Abstandsmessungen mit der schnellen Erfassung ganzer Oberflächenprofile. Der neue ConfocalLine CLI8500 erfasst komplette Höhenprofile in einem Messvorgang und erzeugt daraus hochauflösende 2D-Profile sowie präzise 3D-Punktewolken. Das Messprinzip eignet sich für matte, hochreflektierende und transparente Objekte. Da ausschließlich die fokussierte Wellenlänge ausgewertet wird, liefert das System stabile Messergebnisse, die weitgehend unabhängig von Materialfarbe und Oberflächenbeschaffenheit sind.
Schnelle Flächenerfassung
Die Sensoren basieren auf dem bewährten konfokal-chromatischen Messprinzip. Polychromatisches Weißlicht wird durch eine speziell ausgelegte Optik in seine einzelnen Wellenlängen aufgespalten. Aufgrund der gezielt genutzten chromatischen Aberration besitzt jede Wellenlänge einen definierten Fokuspunkt entlang der optischen Achse. Trifft das spektral aufgespaltene Licht auf das Messobjekt, liefert die Wellenlänge das stärkste detektierte Signal, deren Fokuslage mit der Oberfläche des Messobjekts übereinstimmt. Während konfokal-chromatische Abstandssensoren einen einzelnen Messpunkt erfassen, erweitert der neue Sensor dieses Verfahren auf eine komplette Messlinie. Mehrere tausend Messpunkte werden gleichzeitig entlang der X-Achse aufgenommen und ergeben unmittelbar ein vollständiges Höhenprofil. Durch die kontinuierliche Bewegung des Werkstücks oder Sensors entstehen daraus hochauflösende 3D-Punktewolken. Dieses Verfahren ermöglicht eine deutlich schnellere Flächenerfassung als punktbasierte Messsysteme, da aufwendige Scanbewegungen innerhalb der Messlinie entfallen.
Kompaktes Design bei großem Messbereich
Der laut Hersteller kompakteste konfokal-chromatische Liniensensor seiner Klasse bietet einen großen Messbereich von 7mm und verbindet damit hohe Flexibilität mit einfacher Integration in bestehende Anlagen. Ein wesentlicher Vorteil besteht in der integrierten Datenauswertung direkt im Sensor. Messdaten werden unmittelbar verarbeitet, wodurch externe Recheneinheiten entfallen und die Systemarchitektur deutlich vereinfacht wird. Gleichzeitig reduziert sich die Datenlast innerhalb der Automatisierung. Die Kombination aus kompakter Bauform, großem Messbereich und intelligenter Signalverarbeitung eröffnet neue Möglichkeiten für hochpräzise Inline-Messsysteme selbst bei begrenztem Bauraum. Mit 2.624 Messpunkten pro Profil werden feinste Oberflächenstrukturen zuverlässig erfasst. Gleichzeitig sorgen die hohe Z-Auflösung von 200nm und laterale Auflösung von 2,7µm für äußerst präzise und gleichmäßige Höhenmessungen. Die besonders schmale Messlinie ermöglicht die sichere Erkennung kleinster Strukturen, schmaler Kanten oder feiner Stufen. Auch stark strukturierte Oberflächen lassen sich mit hoher Detailtreue erfassen. Hinzu kommt ein großer zulässiger Verkippungswinkel von bis zu ±80° entlang der Linie. Damit liefert der Sensor auch bei geneigten oder komplex geformten Bauteilen stabile Messergebnisse und erweitert den Einsatzbereich deutlich gegenüber vielen anderen optischen Messverfahren. Mit einer Messfrequenz von bis zu 10kHz steht zudem eine hohe Dynamik für schnelle Produktionsprozesse zur Verfügung.
Intelligentes Montagekonzept
Für die Integration in automatisierte Produktionsanlagen wurde der Sensor konsequent auf einfache Montage und schnelle Inbetriebnahme ausgelegt. Ein innovatives Montagekonzept mit Adapterplatte ermöglicht die präzise Ausrichtung des Sensors, auch um die Linienachse. Mithilfe eines Zentrierdorns lässt sich die optische Achse schnell und reproduzierbar positionieren, wodurch der Einrichtungsaufwand deutlich reduziert wird. Zusätzliche Flexibilität bietet die Möglichkeit, den Sensor bei Bedarf gezielt in einem Winkel zu montieren. Das ist besonders vorteilhaft bei anspruchsvollen Messaufgaben oder speziellen Target-Geometrien, bei denen eine schräge Ausrichtung zu stabileren Signalen und besseren Messergebnissen führt.
