Mit bis zu 4.224 Messpunkten pro Profil, hoher Profilfrequenz und einer Datenrate bis 25 Millionen Punkten pro Sekunde sind die Scanner konsequent auf die gestiegenen Anforderungen moderner Inline- und Inspektionsprozesse ausgelegt. Gleichzeitig sorgt die Kombination aus neuer 4K-Sensormatrix und Green-Laser-Technologie für stabile, rauscharme Messsignale – auch auf anspruchsvollen, glänzenden oder stark variierenden Oberflächen. Durch die direkte Verarbeitung von 2D- und 3D-Daten im Sensor lassen sich Messwerte ohne Umwege bereitstellen und nachgelagerte Prozesse effizient steuern.
Laserlinien-Triangulation für 2D- und 3D-Scans
Die Sensoren nutzen das Laser-Triangulationsprinzip zum zweidimensionalen Erfassen von Profilen auf unterschiedlichen Objektoberflächen: Über eine präzise Spezialoptik wird ein Laserstrahl zu einer statischen Laserlinie aufgeweitet und auf die Oberfläche des Messobjekts projiziert. Im Anschluss bildet die Empfangsoptik das diffus reflektierte Licht der Laserlinie auf einer hochempfindlichen Sensormatrix ab. Aus diesem Kamerabild berechnet der integrierte Controller neben den Abstandsinformationen (z-Achse) auch die Position entlang der Laserlinie (x-Achse) und gibt beide in einem zweidimensionalen Koordinatensystem aus. Bei bewegten Objekten oder durch das Verfahren des Sensors lässt sich durch Aneinanderreihen der Profile eine 3D-Punktewolke gewinnen. Um verschiedene Bildverarbeitungspakete bis hin zur 3D-Auswertung zu integrieren, verfügen die Sensoren über einen Ethernet-Anschluss.
Auswertung der Messdaten direkt im Sensor
Erstmals erfolgt bei einem Produkt der ScanControl-Serie neben der 2D-Auswertung auch die vollständige Verarbeitung der 3D-Daten direkt im Sensor. Somit sind keine externen Steuergeräte bzw. Rechner erforderlich und der Integrationsaufwand sowie die Latenzen und Datenmengen reduzieren sich. Trotz der integrierten Recheneinheit sind die ScanControl-Sensoren lediglich 129x49x47mm groß. So lassen sich die kompakten Sensoren einfach und schnell in bestehende Anlagen integrieren. Der integrierte CMOS-Bildsensor liefert bis zu 4.224 Messpunkte pro Profil und bis zu 25 Millionen Punkte pro Sekunde, was einer Auflösung in 4K entspricht. Entscheidend ist dabei die tatsächliche Nutzbarkeit: Die Optik ist konsequent darauf ausgelegt, die 4K-Auflösung vollständig auszuschöpfen. So entstehen selbst bei komplexen Strukturen präzise und zuverlässige Messergebnisse. Zudem arbeitet der Sensor mit einer Profilfrequenz von 10kHz. Hiermit erreicht er eine hohe Genauigkeit und weist eine Linearität von lediglich 0,005 Prozent auf. Aufgrund der Schutzart IP67 lässt sich der Sensor auch in raue industrielle Bereiche integrieren. Um möglichst viele Einsatzbereiche abzudecken, bietet das Unternehmen aktuell beide Modelle in den Messbereichen 25, 50 und 100mm an.
Grüner Laser für hohe Signalstabilität
Beide Modelle sind erstmals mit der Green-Laser-Technologie mit 520nm Wellenlänge ausgestattet, welche die Vorteile von blauen und roten Lasern kombiniert. Der grüne Laser liegt nahe des Bereichs des höchsten quantenelektrischen Wirkungsgrades des Sensors. Hierbei entspricht die maximale Quanteneffizienz (QE) dem höchsten Wert der spektralen Empfindlichkeitskurve. Sie gibt an, wie viele Photonen nach der Reflexion vom Messobjekt von der Empfängereinheit auf der Sensormatrix registriert und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Der CMOS-Bildsensor erreicht seine maximale QE bei etwa 500nm. In diesem Wellenlängenbereich werden die meisten Photonen von der Empfangseinheit in Elektronen umgewandelt. Fällt grünes Licht auf die Empfangseinheit, erzeugt er ein starkes, sauberes Signal mit hoher Signalstabilität und geringem Rauschen. Das ermöglicht das Messen auch auf glänzenden, organischen und transparenten Oberflächen. Durch kürzere Belichtungszeiten und höherer Reproduzierbarkeit erweitert der grüne Laser den Einsatzbereich erheblich. Damit bietet er einen entscheidenden Vorteil gegenüber Sensoren mit rotem oder blauem Laser. Aufgrund des grünen Laserlichts ist der Sensor äußerst unempfindlich gegenüber Fremdlicht. Das sind Lichtquellen, die nicht vom Sensor selbst stammen, aber dennoch auf den Empfänger treffen und das Messsignal verfälschen können, zum Beispiel Umgebungs- oder Sonnenlicht. Wie stark ein Sensor auf Umgebungslicht reagiert, hängt im Wesentlichen von der Art des Fremdlichts und der spektralen Empfindlichkeit des Empfängers ab. In Produktionsanlagen mit großflächig verteilten LED-Leuchten ist z.B. der blaue Anteil des Lichts sehr hoch, in Umgebungen mit viel Tageslicht eher der rote Anteil, was sich negativ auf Sensoren mit blauem oder rotem Laser auswirkt. Der grüne Laser weist hingegen eine sehr gute optische Filterbarkeit auf, besitzt ein niedriges fremdlichtbedingtes Grundrauschen und ist sehr robust bei wechselndem Lichteinfall, was ihn universell einsetzbar macht.
