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INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2020

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2020

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Wenn feine Fäden schwingen Vibrometrie: von der wissenschaftlichen Untersuchung von Naturphänomenen bis hin zu technischen Anwendungen Berührungsfrei messen in Natur Immer dann, wenn sich an Objekten oder Strukturen keine Beschleunigungssensoren oder Dehnungsmessstreifen anbringen lassen, können Industrie und Forschung von der Vibrometrie profitieren. Das Einsatzspektrum reicht deshalb von der Zustandsüberwachung bis hin zur Insektenforschung oder der Strukturanalyse von Spinnennetzen. Dr. Heinrich Steger aus dem Bereich Strategisches Produktmarketing, Polytec GmbH, Waldbronn; Ellen-Christine Reiff, M.A., aus dem Redaktionsbüro Stutensee in Stutensee Das Schwingungsverhalten technischer Anlagen und Bauteile lässt sich berührungslos kontrollieren Die berührungslose Laser-Doppler-Vibrometrie wurde ursprünglich zur Untersuchung von technischen Objekten und Systemen entwickelt, hat sich aber auch bei der Aufklärung biologischer Strukturen und Mechanismen bestens bewährt. Heute profitieren Industrie und Forschung gleichermaßen von der berührungslosen Messtechnik. Jetzt dürfte sich das Einsatzgebiet noch einmal erweitern. Ein neues leichtes Vibrometer, das speziell für den mobilen Einsatz konzipiert wurde, ermöglicht die Messung von Schwingwegen, -geschwindigkeiten und -beschleunigungen beliebiger Objekte im Frequenzbereich bis 100 kHz selbst bei Entfernungen bis 30 m. Schwingverhalten, Akustik und Dynamik mobil erfassen Mit dem etwa 3 kg leichten VibroGo hat Polytec ein Vibrometer entwickelt, das sich problemlos überall hin mitnehmen lässt und so robust ausgelegt ist, dass es sich für Outdoor-Einsatz eignet. Neben dem 5"-Farb-Touchscreen mit intuitiver Menüführung lässt sich der Fokus mithilfe der Autofokus-Funktion über den Touchscreen fernsteuern. Mit bis zu 100 kHz deckt der maximale Messbereich diverse Messaufgaben der Akustik und Dynamik ab; die optische Empfindlichkeit wurde gegenüber dem Vorgängermodell noch einmal gesteigert und die maximale Messgeschwindigkeit liegt bei 2 m/s. Darüber hinaus können jetzt sowohl Schwinggeschwindigkeiten als auch Schwingwege und -beschleunigungen aus großer Distanz gemessen werden. Die Messdaten lassen sich über einen analogen Anschluss, digital über Ethernet oder kabellos per WLAN auf den Laptop oder Rechner übertragen, um sie weiterzuverarbeiten. Einsatzbereiche für das tragbare Vibrometer gibt es viele. Die Zustandsüberwachung technischer Anlagen ist einer davon. Überall, wo keine feste Sensorik montiert werden kann, lassen sich bestimmte Komponenten periodisch und berührungslos aus der Distanz kontrollieren. Beispiele finden sich bei Pumpen und Rohrleitungen ebenso wie bei Hochspannungskomponenten oder heißen Oberflächen. Interessante Möglichkeiten erschließt das mobile Vibrometer aber auch bei Forschungsprojekten, zum Beispiel um die mechanischen Eigenschaften von Spinnennetzen zu untersuchen. Das funktionelle Merkmal des Spinnennetzes ist die Widerstandsfähigkeit gegenüber windbedingten Schwingungen und der hohen Aufprallenergie fliegender Beute. Um das Schwingungsdämpfungsverhalten eines kompletten Spinnennetzes vorherzusagen, werden die Dämpfungseigenschaften der Seidenfäden durch In-situ- Experimente im Dschungel mit einem mobilen Vibrometer gemessen. Bei solchen Strukturen sind berührungslose Schwingungssensoren wie das VibroGo zwingend erforderlich, da die Fadenstruktur die Last herkömmlicher Sensoren wie Beschleunigungsaufnehmer und Dehnmessstreifen nicht tragen kann. Fotos: Aufmacher TANYA_R;/stock.adobe.com + Polytec; sonstige Polytec www.polytec.com Laser-Doppler- Vibrometrie: Wird ein Lichtstrahl von einem bewegten Objekt reflektiert, so ändert sich die Frequenz des Lichtes proportional zu seiner Geschwindigkeit. Das gilt auch bei der Reflexion an durch Schwingungen bewegten Oberflächen. Die Geschwindigkeitsinformation der Schwingung ist dann in der Frequenzverschiebung kodiert und wird als Messgröße genutzt. Ein Präzisionsinterferometer und die digitale Dekodierungselektronik wandeln diese Frequenzverschiebung dann in ein Spannungssignal um. 16 INDUSTRIELLE AUTOMATION 02/2020 www.industrielle-automation.net

SENSORIK UND MESSTECHNIK Angewandte Forschung für akustisches Monitoring Die Fraunhofer-Allianz Vision bündelt das Know-how der Fraunhofer-Gesellschaft im Bereich des maschinellen Sehens, der Bildverarbeitung und der optischen Mess- und Prüftechnik. Mit dem Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT, Ilmenau, wurde im Januar 2020 ein neues Mitglied aufgenommen. Dessen Kompetenz liegt auf dem Gebiet der audiovisuellen Analyse von akustischen Signalen, des Machine Learning und der Datenverarbeitung. „Wo man mit optischen Methoden heute nicht weiterkommt, kann sehr oft mit akustischer Analyse gearbeitet werden. Beides zu kombinieren, um noch zuverlässigere Prüfverfahren anzubieten, ist absolut sinnvoll“, unterstreicht Michael Sackewitz, Leiter von Fraunhofer Vision. Auf diesem Wege sollen neue Lösungen für die berührungslose, akustische Qualitätssicherung in der industriellen Produktion entstehen. Daran arbeiten nach Einbindung des IDMT aktuell Fachabteilungen aus 15 Fraunhofer-Einrichtungen innerhalb der Fraunhofer-Allianz Vision. www.vision.fraunhofer.de Berührungsfreie Ultraschallprüfung ohne Koppelmittel In Kooperation mit der Porsche Leipzig GmbH hat die Xarion Laser Acoustics ein neuartiges Prüfverfahren auf Basis eines optischen Mikrofons entwickelt, das eine berührungsfreie Ultraschallprüfung von Punktschweißverbindungen ermöglicht. Zu diesem Zweck ist das optische Mikrofon in Verbindung mit einem ultraschallerzeugenden Laser in einen kompakten Prüfkopf integriert worden. Es besitzt keinen Schwinger und es sind keine Koppelmittel erforderlich. Die Prüftechnologie lässt sich auf einen Roboter montieren. Über den nur wenige Millimeter großen Sensorkopf werden auch schwer zugängliche Stellen erreicht. Mit dieser Lösung treiben die Partner die Automatisierung der Schweißpunktprüfung voran. Beim berührungsfreien Testen von Karbonfaser-Verbundwerkstoffen arbeitet Xarion mit einem amerikanischen Luftfahrtunternehmen zusammen. In der Prozessüberwachung gewährt die breitbandige Messung von Luftultraschall zudem neue Einblicke in die Qualität von Fertigungstechniken beim Laserschweißen. www.xarion.com Eindeutig vielseitig. universeller Eingang für eine Vielzahl von Sensoren und Einheitssignalen intuitive Bedienung und Konfiguration über USB-Schnittstelle mit Setup-Programm hohe Messgenauigkeit in der individuellen Anwendung durch kundenspezifische Linearisierung galvanische Trennung sorgt für Prozesssicherheit auch unter kritischen Umgebungsbedingungen Versionen mit SIL 2/SIL 3 nach DIN EN 61508 und PL c/d nach ISO 13849 sowie ATEX und IECEx verfügbar 70052 Multifunktions-Vierdrahtmessumformer Serie im Tragschienengehäuse JUMO dTRANS T06 Junior, T06 und T06 Ex Die Multifunktions-Vierdrahtmessumformer JUMO dTRANS T06 Junior, T06 und T06 Ex sind für anspruchsvolle Anwendungen im Anlagenbau geeignet. Die Geräte sind mit Widerstandsthermometern, Thermoelementen und auch mit WFG/Poti sowie Spannungs- und Stromsignalen verwendbar und wandeln diese Eingangssignale in ein Ausgangssignal (0(2) bis 10 V oder 0(4) bis 20 mA) um. Willkommen bei JUMO. www.jumo.net Besuchen Sie uns in Halle 11, Stand C28

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