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Industrielle Automation 1/2016

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Industrielle Automation 1/2016

Ein „Hingucker“ im

Ein „Hingucker“ im doppelten Sinn Mit 3-D-Lasermesstechnik in Full HD-Bildauflösung automatisierte Produktionsprozesse optimieren 01 Topographische Darstellung einer Leiterplatte Amit Srivatsa Geht es um aktuelle Sensoriktrends, dann ist 3-D-Vision ganz vorne mit dabei. Die Lasersensoren werden zur Fehlerfindung, Dokumentation hochpräziser Bestückungsprozesse und Fertigungsergebnisse sowie zur Sichtführung von Robotern eingesetzt und verfügen über die neueste Prozessor- und Datenübertragungstechnik. In Kombination mit dem Produktdesign eines bayerischen Unternehmens sind sie nicht nur funktional, sondern auch ein Blickfang. Amit Srivatsa ist Produktmanager für 3-D-Lasersensoren bei der SmartRay GmbH Produktionsprozesse mit hohem Automatisierungsgrad erfordern intelligente Lösungen zur Prozesssteuerung und Qualitätskontrolle. Moderne Messverfahren sind beispielsweise in der Lage, kleinste Defekte in der Oberfläche von gefertigten Produkten exakt zu identifizieren, ganz gleich ob es sich um große, kleine, spiegelnde oder reflektierende Objekte handelt. Für derartige Aufgaben eignen sich hochauflösende 3-D-Sensoren, wie das Modell Ecco 75.100 von Smart Ray. Er ist einer der ersten 3-D- Lasersensoren mit einer Bildauflösung in Full HD-Qualität: Jedes 3-D-Messprofil, das der Sensor erzeugt, besteht aus fast 2 000 Höhenpunkten. In allen drei Dimensionen kann mit der Serie Ecco 75 eine Auflösung von bis zu 1,5 µm erreicht werden. Gleichzeitig arbeitet der 3-D-Lasersensor bei aller Präzision prozesssicher, da er auch bei hohen Geschwindigkeiten und einem schwierigen Einsatzumfeld stabile und va lide Messergebnisse liefert. Damit bietet der Sensor mit seinem leistungsfähigen Dual-Core-Prozessor eine bislang im industriellen Umfeld einmalige Messqualität, die u. a. bei der Form-, Oberflächen- und Vollständigkeitsprüfung, bei der Anwesenheits-, Positions- und Lageerkennung sowie bei der dimensionalen Prüfung geometrischer Maße und Toleranzen neue Möglichkeiten eröffnet. Die fer tigungsnahe Integration in Mess-, Prüf-, Steuerungs- und Dokumentationssysteme wird durch die Highspeed Gigabit Ethernet- Schnittstelle des 3-D-Sensors unterstützt, die die Datenübertragung in Echtzeit zwischen dem Sensor und den betreffenden Systemen sicherstellt. Detailgenauigkeit mithilfe präziser Messverfahren Ein intelligentes Optikkonzept, ein schneller Prozessor für mehr als etwa 9 Mio. gescannte 3-D-Punkte pro Sekunde und ein vollständig hochauflösendes Auswerteverfahren vereinen sich in der Produktserie zu Messsystemen der besonderen Art. Sie stellen sich der Herausforderung, auch feinste Merkmale und kleinste Fehler beziehungsweise Abweichungen zuverlässig zu erkennen – und schaffen dies aufgrund einer Auflösung von bis zu 1,5 µm. Wie präzise das Messverfahren arbeitet, verdeutlicht ein Größenvergleich: Das menschliche Haar ist etwa 70 µm dick, Aluminiumfolie wird typischerweise auf Stärken von 10 bis 15 µm gewalzt und ein Staubkorn hat einen Durchmesser von etwa 1 bis 5 µm. Dies sind Größenordnungen, in denen das mensch liche Auge – ganz abgesehen von 60 INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2016

der Ermüdung oder von optischen Täuschungen – schon lange nichts mehr „sieht“ und auch die Grenzen vieler Kamerasysteme, Vision- und Short Range-Abstandssensoren längst erreicht sind. Bei der Serie Ecco 75 ist das anders: Ihre Detailgenauigkeit ermöglicht es u. a., in der Elektronikproduktion zu erkennen, ob ein Schaltungsträger oder die Pins von Bauelementen die prozesstechnisch erforderliche Koplanarität besitzen, ob aufgebrachte Bauteile auf der Leiterplatte in der exakt richtigen Höhe liegen. Die Lasersensoren erkennen auch, ob der Bildschirm für ein Tablet oder Smartphone die erforderliche Oberflächengüte aufweist, d. h. auf voller Fläche eben und maßhaltig ist. Präzision ist zudem beim Objekthandling im Bereich Elektronik & Solar angesagt, z. B. beim crashfreien Greifen und Positionieren von Schaltungsträgern, Mehrfachnutzen und Wafern. In diesen Applikationen, in denen der Laser-Profil-Sensor häufig auf einer bewegten Maschinenstruktur angebracht ist, kommt ihm sein geringes Gewicht zugute. Auch im Werkzeugmaschinenbau wird Qualität immer öfter zu einer Frage der Einhaltung µm-genauer Maße und Toleranzen. Fräsköpfe, Walzen sowie Dreh- und Bearbeitungswerkzeuge können heute antriebs- und steuerungstechnisch auf eine µm-genaue Prozessqualität ausgelegt werden. Die Folge: Auch bei Produkten wie Turbinenkomponenten, Bremsscheiben, Zahnstangen oder Kurbelwellen entscheiden oft nicht mal me hr haarfeine Unterschiede über i.O. und n. i.O. Korrektur kleinster Differenzen in optischer Ausrichtung Von seiner sensorischen und auswertetechnischen Leistungsfähigkeit bietet das Modell Ecco 75.100 ein großes Einsatzpotenzial zur Prozesssteuerung und Qualitätskontrolle. Diese Vielseitigkeit geht jedoch nicht zu Lasten der Bedienfreundlichkeit – im Gegenteil. Ob Einrichten des Sensors, Visualisierung von Bildern oder Ändern von Prüfparametern – das zum Lieferumfang gehörende Starterkit sowie die intuitive Benutzeroberfläche 'Studio 4' ermöglichen eine einfache Bedienung bei der Inbetriebnahme wie auch im laufenden Betrieb. Das von Smart Ray entwickelte Kalibrierverfahren korrigiert sowohl beim Set-up als auch im Austauschfall selbst kleinste Unterschiede in der optischen Ausrichtung oder optische Abbildungsfehler – und spart dadurch Zeit und Kosten. Die Messwerte können je nach 02 Die 3-D-Lasersensoren erzeugen qualitativ hochwertige Produktbilder in Full HD-Qualität, selbst bei reflektierenden Oberflächen automatisierungs- und steuerungstechnischer Einbindung entweder unkalibriert als Rohdaten oder kalibriert in Millimeter ausgegeben werden. Funktionell und gleichzeitig kompakt konzipiert „Hohe Auflösung, hohe Genauigkeit, kompakte Bauweise – das sind die Features der HD-3-D-Sensoren“ Economic & Compact – die Bezeichnung Ecco für die verschiedenen Familien der 3-D-Lasersensoren ist Programm. Die konsequent industrielle Ausführung hinsichtlich Kompaktgehäuse und Anschlusstechnik ermöglicht den Einsatz der Laser-Profil- Sensoren auch unter besonderen Bedingungen. So vermeidet Schutzart IP65 das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit in das Sensorgehäuse. Die kompakten Abmessungen schaffen die Voraussetzung für die Integration des Sensors auch dort, wo wenig Montageraum zur Verfügung steht. Verstecken braucht sich der Sensor deswegen aber nicht, denn sein formschönes und dennoch funktionelles Design differenziert ihn von anderen Sensoren auf dem Markt und macht ihn unverkennbar. Mehrdimensionale Herausforderungen meistern Die 3-D-Sensoren geben Maschinenbauern, Integratoren und Anwendern die Möglichkeit an die Hand, sich den technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen an zeitgemäße Automatisierungslösungen zu stellen. Immer größer werdender Preisdruck und gestiegene Qualitätsanforderungen erzeugen ein mehrdimensionales Anforderungsprofil aus Kostenreduzierung, Prozessoptimierung, kurzen Durchlaufzeiten, nachhaltigem und effizientem Ressourceneinsatz sowie Rückverfolgbarkeit. Mit ihrer Fähigkeit Fehler immer detailgetreuer zu erkennen, beweisen sich die 3-D-Lasersensoren der verschiedenen Ecco-Familien als starke Glieder in ei ­ ner Vielzahl automatisierungstechnischer Prozessketten. www.smartray.de INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2016 61

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