Sensorik
Das Micro-Epsilon Kundenmagazin A u s gab e 13 | He r b s t 2 016
Applikationskompetenz und Branchenvielfalt Mehr Präzision für kundenspezifische Messaufgaben Unternehmensnews
Produkt-Highlights
Im Visier
BAYERNS BEST 50 Preisträger 2016
thicknessSENSOR: Laseroptische Dickenmessung
Einflussfaktoren Lasertriangulation
Sensorik
Inhalt
4 News: BAYERNS BEST 50 Preisträger 2016
Inhalt Editorial................................................................. 3 Unternehmensnews Kurz gefasst........................................................... 4 Expertenmeinung: Reinhold Hoenicka im Interview............................. 6 Produktnews Die kleinen Multitalente Lasersensoren optoNCDT 1320/1420................... 7
7 Produktnews: Die kleinen Multitalente Lasersensoren optoNCDT 1320/1420
Applikationen Qualitätskontrolle von Tablettenstempeln............... 8 Überwachung des Ölspalts an hydrostatischen Lagern...................................... 9 Bahnkantenerfassung am Glättwerk einer Papiermaschine........................................... 10 Kapazitive Wegsensoren für die Nanopositionierung................................... 11 Schwerpunkt: Modernste Technologie, höchste Geschwindigkeit und maximale Präzision – Konfokal-chromatisches Messprinzip ................. 12
12 Schwerpunkt: confocalDT: Modernste Technologie Höchste Geschwindigkeit Maximale Präzision
21 Produkt-Highlights: Laseroptische Dickenmessung
Lösungen Kapazitive Sensoren treffen den Kern................. 16 Im Visier Schlüsselfaktoren zur präzisen Messung mit Laser-Wegsensoren....................................... 18 Produkt-Highlights Neuer kapazitiver Controller für schnellere Messungen.................................... 20 NDIR Gasmessung in rauen Umgebungen......... 20 Laseroptische Dickenmessung .......................... 21 Kompakte Laser-Sensoren bis 200 mm Messbereich..................................... 21 Engagement Tag der offenen Tür.............................................. 22 Der Girls‘Day 2016 bei Micro-Epsilon.................. 22 Service Termine 2016 / 2017.............................................. 3 Chronik................................................................. 23 Branchenindex..................................................... 23 Produktindex........................................................ 23 Titelbild Applikationsvielfalt und Branchenkompetenz
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Ausgabe 13
Redaktion Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG Königbacher Str. 15 · 94496 Ortenburg / Germany presse@micro-epsilon.de
Editorial
Sensorik
Spezialisierte Lösungen für anspruchsvolle Messaufgaben Seit knapp 50 Jahren löst Micro-Epsilon schwierige und anspruchsvolle Messaufgaben. Mit dem umfangreichen Produktportfolio lassen sich Größen, wie Weg, Abstand, Position, Farbe oder Temperatur hochpräzise vermessen. Beratung, Entwicklung und Produktion erfolgen aus einer Hand. Erst kürzlich konnten wir unser 40-jähriges Standortjubiläum am Hauptsitz in Ortenburg feiern, verbunden mit dem 40-jährigen Arbeitsjubiläum meines Vaters, Karl Wisspeintner, der Einweihung des Neubaus und einem „Tag der offenen Tür“. Über all die Jahre hinweg steht auch weiterhin der Anspruch, immer die beste Lösung für unsere Kunden zu finden, im Vordergrund. Kundenspezifische Lösungen für Messaufgaben zu entwickeln, bei denen Standardsensoren nicht ausreichen, gehört zu unseren täglichen Aufgaben. Diese Höchstleistungen sind nur durch Partnerschaften möglich. Mit überdurchschnittlichen Entwicklungsaufwendungen, einem hohen Maß an Know-how und einem breiten Netz an Kooperationen werden diese innovativen Produkte geschaffen. Gemeinsam mit unseren Geschäftspartnern entwickeln wir zugeschnittene Lösungen, die im Experten-Team umgesetzt werden. Durch jahrzehntelang gesammelte Erfahrung wurden konsequent firmeneigene Forschungsund Entwicklungskapazitäten ausgebaut. Die-
ser Fokus schafft weiterhin Applikationskompetenz über viele Industriezweige hinweg. Die umfangreichen Entwicklungsaufwendungen sind es, die Micro-Epsilon immer wieder zur Technologieführerschaft und zum Trendsetting in der Branche verhelfen. Vor Kurzem durften wir den Preis BAYERNS BEST 50 vom Bayerischen Wirtschaftsministerium entgegennehmen, der überdurchschnittliches und langfristiges Wachstum und Innovationskraft auszeichnet. Durch 25 Tochtergesellschaften rund um den Globus können Projekte weltweit schnell und effizient umgesetzt werden. Die Unternehmensgruppe hat sich trotz stetigen Wachstums immer Flexibilität bewahrt. Diese Flexibilität erlaubt es uns, auf kundenspezifische Anfragen umgehend zu reagieren. Bei Bedarf können wir modifizieren oder neu- und weiterentwickeln, um so auch Ihre Messaufgabe getreu dem Unternehmens-Motto „Mehr Präzision“ zu lösen.
Mit besten Grüßen, Ihr
Download: Zeitschrift als PDF http://bit.ly/2cPkuG4
Dr. Thomas Wisspeintner Geschäftsführer Marketing und Vertrieb
Termine 2016 / 2017 Messen Datum
Messename
Stadt (Land)
Aussteller
08.11.2016 - 11.11.2016
electronica
München (Deutschland)
MICRO-EPSILON Deutschland
22.11.2016 - 24.11.2016
SPS/IPC/Drives
Nürnberg (Deutschland)
MICRO-EPSILON Deutschland
29.11.2016 - 01.12.2016
Aluminium
Düsseldorf (Deutschland)
MICRO-EPSILON Deutschland
14.02. 2017 - 16.02.2017
Tire Technology Expo
Hannover (Deutschland)
MICRO-EPSILON Deutschland
07.03. 2017 - 10.03.2017
Intec
Leipzig (Deutschland)
MICRO-EPSILON Deutschland
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Sensorik
Unternehmensnews
Kurz gefasst
© Studio SX HEUSER
BAYERNS BEST 50 Preisträger 2016
Fortschrittliche Technologie für die Flugzeugindustrie
Hochpräzise Sensorik jetzt im OnlineShop www.micro-epsilon-shop.com
Micro-Epsilon wurde mit BAYERNS BEST 50 ausgezeichnet. Mit diesem Preis würdigt das Bayerische Wirtschaftsministerium besonders wachstums starke Mittelstandsunternehmen.
Micro-Epsilon Frankreich mit Sitz in Saint Germain en Laye nahe Paris ist eines der zwanzig ständigen Mitglieder der Association Aéronautique et Astronautique de France (3AF oder AAF).
Schnell und unkompliziert – der Sensorikspezialist Micro-Epsilon bietet seinen Kunden jetzt, zusätzlich zum gewohnten Service, die Möglichkeit hochpräzise Sensorik online zu erwerben.
Der Sensorspezialist hat sich in den letzten Jahren als besonders wachstumsstarkes, dynamisches und ausbildungsstarkes, mittelständisches Unternehmen erwiesen und konnte sowohl die Zahl der Mitarbeiter als auch den Umsatz in überdurchschnittlichem Maße steigern.
Auf Initiative von AIRBUS Helicopters wurde Micro-Epsilon France als Mitglied vorgeschlagen. AIRBUS Helicopters baut seit vielen Jahren auf hochpräzise Messtechnik aus dem Hause Micro-Epsilon. Sensoren in der Flugzeugindustrie müssen absolut verlässlich sein und besondere Anforderungen erfüllen, dazu gehören Qualität, Robustheit auch bei widrigen Umgebungsbedingungen, Ausfallsicherheit, höchste Präzision, lange Lebensdauer und jahrzehntelange Lieferfähigkeit gepaart mit zukunftsfähiger Technologie. Ein Beispiel ist die Überprüfung der Landeklappen-Position mittels induktiver Sensoren.
Wer online bestellt erhält exklusive Vorteile und gleichzeitig die gewohnt hohe Qualität an hochpräzisen Sensoren, für die Micro-Epsilon seit mehr als 45 Jahren bekannt ist. Die Vorteile der Online-Bestellung liegen dabei besonders im einfachen Bestellvorgang, der rund um die Uhr möglich ist, und der schnellen Lieferung ab Lager zu attraktiven Preisen.
„Für uns ist diese Auszeichnung eine besondere Ehre, die uns Stabilität bescheinigt und aufzeigt, dass unser Weg der nachhaltigen Unternehmensentwicklung erfolgreich war. Besonderer Dank gebührt unseren Mitarbeitern, die durch ihr Engagement entscheidend zum Erfolg des Unternehmens beitragen. Auch in Zukunft wollen wir neue innovative Produkte im Bereich der präzisen Messtechnik entwickeln und im Zuge der schnell voranschreitenden Globalisierung weitere neue Märkte erschließen“, so Geschäftsführer Dr. Thomas Wisspeintner. „Der Mittelstand ist das Herzstück der bayerischen Wirtschaft“, betonte Wirtschaftsministerin Ilse Aigner bei der Preisverleihung. Die ausgezeichneten Unternehmen seien in jedem Fall Garanten für den Wohlstand in Bayern. Ausgewählt wird aus rund 2.000 mittelständischen Betrieben. Hauptkriterium für BAYERNS BEST 50 ist vor allem das Wachstum bezogen auf Umsatz, Arbeitsplätze und Auszubildende.
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Die jüngste Versammlung der 1971 gegründeten, französischen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt fand bei Airbus Toulouse statt. Micro-Epsilon France war dort durch Geschäftsführerin Elena Stantchev vertreten, die innovative Messtechnik aus dem Produktportfolio der berührungslosen Micro-Epsilon Sensoren vorstellte. Bei diesen Versammlungen kommen zweimal im Jahr Experten zu technischen Fachgesprächen rund um zukunftsweisende Technologien zusammen und präsentieren technologische Highlights. Dabei geht es um Wissen und Entwicklungen rund um die Luftfahrtindustrie. Kooperationspartner sind größte nationale und europäische Unternehmen wie Arianespace oder Airbus.
Auf der Internetseite www.micro-epsilon-shop. com findet sich eine Auswahl an kompakten Sensoren der neuen Generation für gehobene Automatisierungslösungen. Dazu zählen aktuelle Modelle an Infrarotsensoren, Laser-Wegsensoren, Seilzugsensoren, magneto-induktiven Sensoren und Wirbelstromsensoren. Zu allen Produkten gibt es zudem umfassende Informationen, die einen schnellen Überblick über alle wichtigen Produkteigenschaften bieten. Die Produkte im Shop sind lagernd und treffen innerhalb kürzester Zeit beim Besteller ein. Neben dem Webshop bleibt die persönliche Beratung selbstverständlich erhalten.
Unternehmensnews
mainSENSOR ist Produkt des Jahres
Mehr Service dank neuem Firmengebäude
Erneut Supplier-Award für ME-Inspection
Control Engineering Polska, eines der anerkanntesten technischen Magazine in Polen, hat den mainSENSOR von Micro-Epsilon als Produkt des Jahres 2015 in der Kategorie „berührungslose Sensoren“ ausgezeichnet. Der Wettbewerb, in dem die innovativsten Produkte auf dem Markt prämiert werden, findet bereits seit dem Jahr 2003 statt.
Zum 40-jährigen Standortjubiläum am Micro-Epsilon Hauptsitz in Ortenburg, wurde auch ein neues, über 4.000 Quadratmeter großes Firmengebäude eingeweiht.
ME-Inspection in Bratislava, Slowakei, ist wiederholt A-Supplier des internationalen Automobilzulieferers Continental.
Eingereicht wurde das Produkt vom Micro-Epsilon Vertriebspartner WObit mit Sitz in Pniewy in Polen. Eine Jury aus vier Spezialisten der besten polnischen Universitäten entschied über die Preisvergabe anhand der Kriterien Innovation, Handhabung, Funktionalität und technologischer Fortschritt. Der mainSENSOR basiert auf einem patentierten Messprinzip, das von Micro-Epsilon entwickelt wurde. Es vereint die Vorteile von induktiven Sensoren und Magnetsensoren. Zur Messung wird ein Magnet am Messobjekt befestigt. Die Bewegung des Magneten bewirkt eine Veränderung des magnetischen Flusses im Sensorelement, die durch die Sensorspule erfasst wird. Durch gegenläufige physikalische Effekte im Sensor ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen Abstand und Ausgangssignal (SelbstLinearisierungs-Technologie). Das flexible Konzept prädestiniert die Sensoren für den Einsatz in verschiedenen Anwendungsfeldern, besonders bei hohen Stückzahlen. Die Standardsensoren sind im industrietauglichen M12, M18 und M30 Edelstahlgehäuse bzw. in einem flachen Kunststoffgehäuse ausgeführt. Kundenspezifische Anpassungen an der Platine und am Sensorgehäuse lassen sich bei Serienanwendungen günstig durchführen.
Mit dem Neubau hat Micro-Epsilon mehr Raum für neue Ideen geschaffen, während gleichzeitig die Serviceleistungen für den Kunden erweitert wurden. Unter anderem ist ein Qualifikations- und Prüflabor entstanden, in dem nun hochpräzise Langzeittests für kundenseitige Applikationen durchgeführt werden können. Hier werden Messungen im Submikrometerbereich ermöglicht, die temperaturstabil und schwingungsentkoppelt durchgeführt werden können. Umwelttests, beispielsweise hinsichtlich Druck oder Vibration, erfolgen dort ebenfalls. Außerdem wurde ein großer Logistikbereich mit automatischem Hochregallager geschaffen, der künftig noch schnellere Lieferzeiten ermöglicht. Des Weiteren ist die Administration der Firmengruppe mit ihren 25 Unternehmen in das neue Firmengebäude verlegt worden.
Sensorik
Nach der Auszeichnung im letzten Jahr wurde das Unternehmen der Micro-Epsilon Systemgruppe auch in diesem Jahr mit dem A-Supplier Award geehrt. Verliehen wird er vom Bereich Tire Production Equipment des internationalen Automobilzulieferers. Gewürdigt werden herausragende Leistungen für die Reifenproduktion. Es handelt sich dabei um alle Produkte und Services von MEInspection. Dazu zählen unter anderem Preisgestaltung, Qualität, Kooperation/Service, Projektmanagement, Projektentwicklung und eingesetzte Technologien. Die Continental Automotive Group ehrt mit der jährlichen Preisverleihung herausragende Leistungen seiner mehr als 900 strategischen Zulieferer. ME-Inspection ist auf die Messung von geometrischen Größen und die visuelle Kontrolle in der Gummi- und Automobilindustrie spezia lisiert. Die Systemgruppe Micro-Epsilon zählt im Bereich der Messung und visuellen Kontrolle im Hinblick auf Qualität und Produktbreite in der Gummi-Industrie zu den führenden Anbietern weltweit.
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Unternehmensnews
Ihr kompetenter Partner
für kundenspezifische Entwicklungen Micro-Epsilon zeichnet sich nicht nur durch ein weltweit einzigartiges Produktportfolio aus, sondern auch besonders durch innovative, kosteneffiziente Neu- und Weiterentwicklungen. Bestandteil der Micro-Epsilon Unternehmensphilosophie ist es, immer die beste Lösung für den Kunden zu finden. Was bedeutet das konkret? Micro-Epsilon versteht seine Kunden als Partner. Mit diesem Partner wird gemeinsam eine kundenspezifische Lösung erarbeitet, wenn das leistungsfähige Katalogportfolio für die erforderlichen Messaufgaben nicht ausreichen sollte. Die Entwicklung kundenspezifischer Produkte für individuelle Umwelt- und Einbaubedingungen macht den überwiegenden Anteil unserer tagtäglichen Arbeit aus, wodurch sich Micro-Epsilon in den vergangenen Jahrzehnten als Spezialist für kundenspezifische Lösungen etabliert hat. Was ist der Unterschied zwischen einem gewöhnlichen Katalog-Anbieter und Micro-Epsilon als Partner für individuelle Applikationen? Wir setzen auf ein besonderes Vertrauensverhältnis, welches langfristig angelegt ist. Immerhin besteht zwischen beiden Seiten eine starke gegenseitige Abhängigkeit und jede Partei muss sich auf die andere verlassen können. Somit arbeiten wir mit unseren Kunden in gleicher Weise auch abteilungsübergreifend eng und effizient zusammen. Der bestens ausgebildete technische Vertrieb ist eng mit den Entwicklungsbereichen verzahnt. Der Kunde gibt uns die Aufgabenstellung vor. Im Anschluss wird mit einem Expertenteam aus Vertrieb, Produktmanagement, Entwicklung und Kunde an der technischen Umsetzung gearbeitet. Schon in der frühen Projektphase müssen dazu Spezifikationen erarbeitet und definiert werden, wodurch von Anfang an für den Kunden verlässliche kommerzielle Rahmenbedingungen geschaffen werden. Welche kundenspezifischen Modifikationen sind möglich? Das Spektrum angefragter Änderungen reicht von Anpassungen des Formfaktors für be-
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grenzten Bauraum, über angepasste Messbereiche oder die Adaption der Sensorperformance in Bezug auf die Kundenapplikation. Es sind beispielsweise Modifizierungen an Kabeln, Sensormaterial- und Bauform sowie am Interface (Bandbreite, Ausgangssignal, Filter, etc.) realisierbar. Das breite und modular aufgebaute Produktportfolio macht schnelle und wirtschaftliche Anpassungen schon bei kleineren und mittleren Stückzahlen möglich. Existieren keine geeigneten Lösungen am Markt, werden auch komplette Neuentwicklungen in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden erfolgreich umgesetzt. Im Zuge der kundenspezifischen Entwicklungen ist ja auch die innovative Embedded Coil Technologie entstanden… Mit der „Embedded Coil Technology“ (ECT) wird der Sensoraufbau von Wirbelstromsensoren in ein anorganisches Trägermaterial temperatur- und formstabil eingebettet. Herkömmlich gewickelte Sensorspulen werden damit ersetzt, sogar elektronische Bauteile nimmt das Trägermaterial auf. Die Technologie bietet große Freiheit in der physischen Gestaltung der Sensoren, so werden die ECTSensoren bei speziellen Einsatzumgebungen angepasst. So kann zum Beispiel eine hermetisch dichte Kapselung der Sensoren für Anwendungen im Ultra-Hochvakuum realisiert werden. Wie umfangreich ist das Produktportfolio von Micro-Epsilon und in welchen Branchen ist das Unternehmen vertreten? Micro-Epsilon bietet ein weltweit einzigartiges Spektrum an Sensoren, Messsystemen und kundenspezifischen Lösungen aus einer Hand. Die Produktpalette umfasst induktive, optische und kapazitive Sensoren. Dazu noch Laser-, Wirbelstrom- Seilzug- und Temperatursensoren, außerdem Prüfanlagen sowie Messsysteme zum Beispiel für modernste 3D-Oberflächeninspektion oder Inline-Dicken-
Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Hoenicka Produktmanager und Gruppenleiter
messung. Auf der einen Seite stehen die verschiedenen Einsatzgebiete in Branchen wie Automobilindustrie, Luftfahrt, Schiffsbau oder Halbleiterindustrie. Auf der anderen Seite arbeitet Micro-Epsilon mit spezialisierten Teams, die die Sensorentwicklungen in großen Stückzahlen kosteneffizient umsetzen können. Die Micro-Epsilon Unternehmensgruppe mit ihren leistungsfähigen Fertigungsstandorten im Inund Ausland ermöglicht eine Durchgängigkeit im gesamten Prozess von Kunde-VertriebEntwicklung-Fertigung bis hin zur langjährigen Betreuung der Kunden. Wohin wird die Reise künftig gehen? „Predictive Maintenance“ ist eines der Stichworte. Eine vorausschauende Analyse soll Mängel oder Verschleiß erkennen bevor Maschinen stillstehen und teure Ausfallzeiten folgen. Außerdem werden immer mehr Regelstrecken mit Sensoren und Aktoren realisiert. Die voranschreitende Miniaturisierung und die Integration dieser Funktionen spart Bauraum und senkt Kosten. Auch werden künftig Applikationen in Stückzahlen kostenseitig abbildbar, die bisher nur in Versuch und Erprobung realisiert werden konnten. Auch in Zukunft wird Micro-Epsilon Trends setzen und innovative Produkte für den Weltmarkt entwickeln.
Produktnews
Sensorik
Die kleinen Multitalente Laser-Sensoren optoNCDT 1320 & optoNCDT 1420 Die Lasersensoren optoNCDT1320 und optoNCDT 1420 bieten eine einmalige Kombination aus Geschwindigkeit, Größe, Performance und Anwendungsvielfalt. Die hohe Messgenauigkeit und Messrate ermöglicht dynamische Messungen mit bis zu 4 kHz. Entsprechend facettenreich sind die Anwendungsfelder der kompakten LaserTriangulatoren. Leiterplattenfertigung Bei der Fertigung und Prüfung von Leiterplatten lösen die kompakten Sensoren diverse Aufgaben. Die präzisen Laser-Sensoren messen sowohl die Höhe von kleinsten Bauteilen als auch die Lage bzw. Planarität von Leiterplatten. Im Flying-Probe-Test stellen Prüfelektroden die richtige Funktion der Schaltkreise sicher. Zuvor ermitteln die Laser-Triangulatoren die korrekte Lage und Einbauhöhe der verwendeten Bauteile auf der Platine. Ein Aufschwimmen der miniaturisierten IC´s während des Fertigungsprozesses kann so sicher erkannt und die Platine als Fehlerteil aussortiert werden.
Fahrversuch Im Fahrversuch ermitteln Automobilhersteller mit Hilfe von Laser-Triangulationssensoren den Wankwinkel der KFZ-Karosserie. Dazu werden vier der kompakten Sensoren an den Radhäusern des Fahrzeugs angebracht und der Abstand gegen den Asphalt gemessen. Das Wanken, also die seitliche Neigung des Fahrzeugs um seine Längsachse wird dabei während der Testfahrt ermittelt, um Maßnahmen zur Stabilisierung des Fahrzeugs wäh-
rend der Fahrt zu definieren. Der Einsatz von Stabilisatoren oder eine Änderung des Fahrzeugschwerpunktes können aus den Ergebnissen abgleitet werden.
Medizintechnik Im Bereich der Medizintechnik stellen Kunden häufig besondere Anforderungen seitens Genauigkeit und kompakter Bauform an die Sensorik. Die optoNCDT 1320 und optoNCDT 1420 Modelle von Micro-Epsilon erfüllen dank ihrer Kombination aus Geschwindigkeit, Größe und Performance viele der geforderten Kriterien und finden häufig im Bereich der Medizintechnik ihre Einsatzfelder. Beim Ausrichten von Mikroskopen muss der Abstand vom Objektiv zur Messobjektoberfläche exakt ermittelt werden. Die Oberfläche der Messobjekte z.B. Substrate, kann aber so empfindlich sein, dass ein Sensor der Laserklasse 2 eine ungewollte Reaktion im Messobjekt hervorruft. Speziell für solche Anwendungen bietet Micro-Epsilon die optoNCDT 1320 und 1420 Sensoren auch in Laserklasse 1 an. Der Energieeintrag in das Messobjekt wird dabei minimiert und ermöglicht die laseroptische Abstandsmessung selbst bei empfindlichsten Materialien.
Windkraftanlagen Eine der, im Rahmen der Energiewende, am häufigsten eingesetzten Energiegewinnungsformen sind Windkraftanlagen. Hier finden die kompakten Lasersensoren sowohl im Bereich der Forschung & Entwicklung als auch im Betrieb der Anlagen Anwendung. Untersuchungen der Wellenbewegungen und -verlagerungen unter Last, als auch Vibrationsmessung an kritischen Bauteilen sind nur einige der zahlreichen Anwendungen für laseroptische Sensoren im Bereich von Windkraftanlagen. Über die verschiedenen Messgrößen lassen sich Rückschlüsse auf die Generatorspaltänderung ziehen und die thermischen als auch mechanischen Ursachen dafür besser untersuchen. Wechselnde klimatische Bedingungen und der Betrieb über Monate hinweg ohne Wartungsintervall sind schwierige Umgebungsbedingungen, welchen sich die optoNCDT Sensoren erfolgreich stellen.
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Applikationen
Qualitätskontrolle von medizinischen Tablettenstempeln und Matrizen
Laut ISO 18084:2011 unterliegen die Presswerkzeuge für die Tabletten produktion einer ständigen Qualitätskontrolle. Aufgrund komplexer Geometrie und stark reflektierender Oberfläche war eine automatische Inspektion von Stempeln und Matrizen bislang schwierig. Erst der Einsatz eines konfokalen Sensors (confocalDT 2451) und eines optischen Mikrometers (optoCONTROL 2600) zusammen mit einer präzisen Bewegung mit 5-Freiheitsgraden ermöglichte die Entwicklung von „Ti-1“. Ti-1 ist ein komplexes Messsystem mit einer USB-Schnittstelle und spezieller Software für die geometrische und visuelle Inspektion von Werkzeugen. Synchronisiertes Messen und Bewegen erlaubt eine automatische Qualitätskontrolle von kritischen Werkzeugparametern mit einer Wiederholgenauigkeit von +/- 1µm. Die wichtigsten Maße der Stempel und Matrizen wie etwa Durchmesser, Gesamtlänge, Hauptachse, etc. werden dabei vom System erfasst und für die weitere Beurteilung der Werkzeuge zur Verfügung gestellt.
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Anforderungen an das Messsystem Komplexe Target-Geometrie und spiegelnde Oberflächen Vollautomatisches, berührungsloses Messen Auflösung: < 1µm Geforderte Linearität: ODC: ± 3 µm confocalDT: ± 1,5 µm Umgebungsbedingungen System im Prüflabor (Raumtemperatur 20°C) Systemaufbau confocalDT 2451 mit IFS2405-3 über RS422 + I/Os ODC 2600 über RS232 + I/Os Vorteile Vollständige Sensorik aus einer Hand Vordefinierte Messprogramme (z.B. Durch messer, Mehrsegment, Kante) können während der Messung dynamisch geändert und an das Werkzeug angepasst werden.
confocalDT Extrem hohe Auflösung Geeignet für alle Oberflächen Winziger, konstanter Messfleck
optoCONTROL Messen von Spalt, Durchmesser, Kante, Segmenten Verschleißfreie Sensorkonstruktion Ideal zur Prozesskontrolle
Applikationen
Sensorik
Überwachung des Ölspalts an hydrostatischen Lagern
Hydrostatische Lager werden an vielen Großanlagen wie Steinmühlen, Teleskopanlagen usw. verwendet. Die Überwachung des Spaltmaßes ist sehr wichtig, da bei Störungen in der Hydraulik der Öldruck sinken kann und dies im Extremfall den Spalt schließt und somit das Lager beschädigt, was zu einem Ausfall der Anlage führen kann. Dabei ist es wichtig, ein einfach zu installierendes System zu haben, da auch ältere Anlagen nachgerüstet werden müssen. Aufgrund der langen Lebensdauer und dem weltweiten Einsatz der Anlagen soll zudem ein einfacher Austausch des Sensors möglich sein. Für diesen Zweck werden berührungslose Wirbelstrom-Wegsensoren der Serie eddyNCDT 3001 eingesetzt. Diese Sensoren zeichnen sich durch robuste und kompakte Bauform mit integriertem Controller aus. Die Anlagen werden im Außenbereich betrieben, wodurch Spritzöl und Wasser auftreten können. Entscheidend für die Messaufgabe ist eine gute Reproduzierbarkeit sowie hohe Temperaturstabilität. Der Sensor wird seitlich am Lager-
schuh montiert und ist somit nicht direkt dem Öldruck im Lager ausgesetzt. Vorteile Preiswerter Sensor Einfache Installation und Tauschbarkeit Gute Temperaturstabilität Integrierter Controller Schutzart IP67, unempfindlich gegen Wasser und Öl Anforderungen an das Messsystem Messbereich: 0,05 - 0,35 mm Genauigkeit: 20 µm Auflösung: 5 µm Grenzfrequenz: >1 kHz Störfelder: Kontakt des Sensors zu Metallpulver Umgebungsbedingungen Temperatur: -10 bis + 50°C im Betrieb Medium: Öl und Wassertröpfchen Luftdruck: 600 hPa - 1015 hPa Systemaufbau DT3001-U2-C8
eddyNCDT Berührungslose Messung Hohe Temperaturstabilität Unempfindlich gegen Schmutz, Staub und Öl
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Applikationen
Bahnkantenerfassung am Glättwerk einer Papiermaschine
Glättwerke kommen bei der Herstellung von Papier zum Einsatz. Dadurch soll die Oberflächenglätte des Endproduktes, wie Zeitungsoder Prospekt papier, erhöht werden. Wenn die Papierbahn nicht exakt in einer Linie durch das Glättwerk transportiert wird, drückt die beheizte Glättwalze direkt auf die Beschichtung der gegenüberliegenden Walze und beschädigt diese. Die Reparatur dieser speziellen Beschichtung oder gar die gesamte Walze auszutauschen bringt erhebliche Kosten mit sich, weshalb es zwingend notwendig ist die Position der Bahnkante zu kontrollieren.
Anforderungen an das Messsystem Großer Grundabstand Abstandsunabhängige und einseitige Messung x-Auflösung <0,1mm Umgebungsbedingungen Papiertemperatur ca. 60°C Industrieumgebung, Papierstaub Systemaufbau 2x LLT2910-100 2x SC2600/2900-10 2x Schutzgehäuse
Dabei kommen Laser-Linien-Sensoren von Micro-Epsilon zum Einsatz, die die exakte Position der Bahnkante direkt an die Maschinensteuerung liefern. Durch die Messung beider Bahnkanten kann gleichzeitig die Bahnbreite bestimmt und an den nächsten Prozessschritt der Besäumung weitergegeben werden. Gegenüber Kamerasystemen mit rückseitiger Beleuchtung ist die einseitig und absolut messende Lösung mit Laser-Scannern deutlich platzsparender und muss beispielsweise bei Walzenwechseln nicht demontiert und im Anschluss wieder aufwändig eingerichtet werden.
scanCONTROL Drei Leistungsklassen Integrierter Controller Messprinzip: Laser-Linien-Triangulation 10
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Applikationen
Sensorik
Kapazitive Wegsensoren für die Nanopositionierung
Kleinste Wege, sowohl statisch als auch dyna misch, werden üblicherweise durch Piezo-Aktoren erzeugt. Damit diese Wege die erforderliche Genauigkeit im Bereich von Nanometern und Sub-Nanometern besitzen, sind prä zise Wegsensoren nötig. Extreme Auflösungen und Wiederholbarkeiten bis zu 0,04 nm sind möglich. Diese Subnanometer-Präzision liefern berührungslose kapazitive Wegsensoren von MicroEpsilon. Die Baureihe capaNCDT verbindet Präzision mit der nötigen Stabilität. Dies gilt sowohl für die Langzeit-Stabilität als auch ganz besonders für die Temperaturstabilität. Somit werden die Schwächen der PiezoAktoren mittels der kapazitiven Wegsensoren in einem Positions-Regelkreis ausgeglichen. Die Störgrößen wie nichtlineare Aktor-Kenn
linie, Temperaturausdehnung, Hysterese und mechanische Elastizität können kompensiert werden.
Sensor den aktuellen Messwert. Dies ist gerade bei den kleinen Messbereichen (z.B. 50 µm) eine große Hilfe für die Sensorjustage.
Zur Einbindung in den Positionier-Regelkreis bieten die kapazitiven Wegmesssysteme alle erforderlichen Schnittstellen mit der nötigen Genauigkeit: analog und digital. Doch nicht nur die Genauigkeit für Positionierungen, sondern auch die Schnelligkeit für dynamische Anwendungen (z.B. aktive Schwingungsdämpfung) sprechen für die kapazitiven Wegsensoren in Verbindung mit Piezo-Aktoren. Im praktischen Einsatz überzeugt das capaNCDT durch seine kompakten Sensorbauformen, die einfache Installation und die werkseitige Kalibrierung (ready to use). Die Installation ist aufgrund der absoluten Wegmessung sehr einfach: Bereits bei der Montage liefert der
Nanopositionierungen erfolgen oft in mehreren Achsen. Entsprechend der Anzahl der Positionsachsen gibt es die modularen kapazitiven Mehrkanal-Wegmesssysteme. Dies sind die Baureihen capaNCDT Serie 6200 und Serie 6500. Neben kundenspezifischen Anpassungen führt Micro-Epsilon auch eigenständige Kundenentwicklungen durch. Hierzu zählen auch vakuumtaugliche, miniaturisierte und ausgasungsfreie Ausführungen. Vorteile Höchste Auflösung aller kommerziell verfügbaren Wegsensoren Ausgezeichnete Linearität Berührungslose Messung mit langer Lebensdauer Unübertroffene Langzeit- und Temperaturstabilität Hohe Bandbreite Kein Magnetfeld, niedrige Energie
capaNCDT Berührungsloses und verschleißfreies Messverfahren Messung von Weg, Abstand und Dicke
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Schwerpunkt
Konfokal-chromatisches Messprinzip Modernste Technologie Höchste Geschwindigkeit Maximale Präzision
Sehr kleiner Messfleck
Passive Sensoren
Oberflächenunabhängig
Nanometer-Auflösung
Einseitige Mehrschichtmessung
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Schwerpunkt
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für Abstands- und Dickenmessungen Das Messprinzip Polychromatisches Licht (Weißlicht) wird durch eine mehrlinsige Optik auf der Messobjektoberfläche abgebildet. Die Linsen sind so angeordnet, dass das Licht durch die kontrollierte chromatische Abweichung derart aufgespalten wird, dass jede Wellenlänge in einer anderen Fokusebene liegt. Durch eine werkseitige Kalibrierung wird jeder Wellenlänge ein bestimmter Abstandspunkt zum Messobjekt zugeordnet. Im Sensorsystem wird diejenige Lichtwellenlänge zur Messung herangezogen, die sich exakt auf dem Messobjekt fokussiert. Das von diesem Punkt reflektierte Licht wird über eine optische Anordnung auf ein lichtempfindliches Sensorelement abgebildet, auf der die zugehörige Spektralfarbe erkannt und ausgewertet wird. Da bei jeder Änderung des Brechungsindex des Materials „n“ ein Teil des Lichts zurück reflektiert wird, kann auch eine einseitige Dickenmessung realisiert werden. Für Multipeak-Messungen werden entsprechend mehrere Abstandspunkte ausgewertet.
Dickenmessung transparenter Materialien Bei mehrschichtigen Messobjekten wie beispielsweise Verbundglas, zeigen sich die Vorteile der Multipeak-Variante, mit der bis zu sechs Peaks erfasst werden können. Im Con troller ist eine umfangreiche Materialdatenbank hinterlegt, die über das Webinterface individuell editierbar und erweiterbar ist. Für unterschiedliche Materialien kann dadurch eine hochpräzise Dickenmessung erfolgen.
Abstandsmessung und Intensitätsauswertung Neben der Abstandsauswertung kann die Signalintensität zur Messung herangezogen werden, dadurch können feinste Strukturen visualisiert werden. Bei einer konstanten Belichtungszeit lassen sich so erweiterte Aussagen zur Oberflächenbewertung treffen, die durch die reine Abstandsmessung nicht möglich sind.
Plan geschliffene Oberfläche
Abstandsauswertung
Messung in Vertiefungen und Bohrungen Durch den axialen Strahlengang treten keine Abschattungseffekte auf, wodurch Messungen in Hülsen und Vertiefungen realisiert werden können. Für die Messung von Durchmessern sowie der Maßhaltigkeit von Bohrungen stehen spezielle Sensoren mit einem 90 Grad Strahlengang zur Verfügung. Zur Inspektion von kleinen Bohrungen wurde boreCONTROL konzipiert.
Intensitätsauswertung
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Schwerpunkt
Die Messsysteme der Reihe confocalDT bieten höchste Präzision bei maximaler Geschwindigkeit. Hierzu gehört auch der confocalDT 2471 HS, der weltweit schnellste konfokal-chromatische Controller mit integrierter Lichtquelle und bis zu 70 kHz. Die Controller sind mit allen Sensortypen der IFS-Baureihe kompatibel. Die Belichtungszeit lässt sich aktiv einstellen, um auf verschiedenen Oberflächen schnell und genau zu messen, auch bei dynamischen Prozessen. Eine große Bandbreite an Sensoren und verschiedene Schnittstellen am Controller eröffnen vielfältige Anwendungen, z.B. in der Halbleiterindustrie, Glasindustrie, Medizintechnik, Handyproduktion und Kunststoffproduktion. Im Gegensatz zu Systemen mit schwingender Linse ist confocalDT verschleißfrei konstruiert. Alle Sensoren sind in passiver Bauweise ausgeführt und kommen ohne elektrische Bauteile aus. Darüber hinaus strahlen die Sensoren keine Abwärme ab und sind somit für empfindliche Anwendungsumgebungen geeignet. Die gesamte Konfiguration des Controllers und der Sensoren wird ohne zusätzliche Software über ein einfach zu bedienendes Webinterface durchgeführt. Technologievergleich
Schnellster oller atischer Contr konfokal-chrom lle ue htq Lic r mit integrierte kHz und bis zu 70
Die Datenausgabe erfolgt über Ethernet, EtherCAT, RS422 und Analogausgang. Alle Controller sind auch in einer Multipeak-Variante erhältlich, die die Dickenmessung transparenter Objekte mit bis zu fünf Schichten ermöglicht.
Lichtquelle
Messrate
Besonderheiten
interne weiße LED
6,5 kHz
2 x interne weiße LEDs
6,5 kHz
Neuer konfokaler Industriestandard Ein- und Mehrkanalvariante erhältlich
IFC2451
interne weiße LED
10 kHz
Universalcontroller
IFC2461
interne Hochleistungs-LED
25 kHz
optimierte optische Komponenten hohe Messrate
IFC2471 HS
interne Hochleistungs-LED
70 kHz
glänzende Oberflächen / schnelle Prozesse
IFC2471
externe Xenon-Lichtquelle
70 kHz
matte Oberflächen / schnelle Prozesse
IFC2421 (Einkanal) IFC2422 (Zweikanal)
Konfokale Miniatursensoren
Konfokale Hybrid-Sensoren
Konfokale Sensoren (vakuumtauglich)
confocalDT IFS2402 Miniatursensoren ø4 mm, ideal für Montagen im begrenzten Bauraum Ideal für Bohrungen ab ø4,5 mm Axiale oder radiale (90°) Messrichtung
confocalDT IFS2403 Hybridsensoren mit ø8 mm Einsetzbar zur Abstandsmessung Axiale oder radiale (90°) Messrichtung
confocalDT IFS2406 Axiale oder radiale (90°) Messrichtung Einsetzbar zur Abstands- und Dickenmessung Extrem kleiner Messfleck Für VAC-Bereiche geeignet
Präzise konfokale Sensoren
confocalDT IFS2405 Kompakte Sensoren mit großem Grundabstand (210 mm) Einsetzbar zur Abstandsmessung sowie zur einseitigen Dickenmessung von mehrschichtigen Objekten Extrem kleiner Messfleck (6 µm) und nm-Auflösung
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Der extrem kleine und konstante Lichtfleck macht präzise Messungen auf winzigen Objekten möglich, wie beispielsweise in der Halbleiterindustrie
Schwerpunkt
Sensorik
Der neue konfokale Industriestandard: bis zu zwei Messkanäle mit nur einem Controller Die Controller confocalDT 2421 und 2422 eröffnen neue Möglichkeiten der präzisen Abstands- und Dickenmessung auf verschiedenen Oberflächen. Eine Neuheit stellt die Zweikanal-Variante dar, bei der zwei konfokale Sensoren an einen Controller angeschlossen werden. Eine spezielle Rechenfunktion im Controller ermöglicht die Verrechnung der beiden Kanäle, z.B. zur Bestimmung des Dickenwertes. Die Messwerterfassung läuft synchronisiert und kann unter Nutzung der vollen Messrate für beide Kanäle erfolgen. Speziell für Serienanwendungen bieten die Controller confocalDT 2421 und 2422 eine ökonomische Lösung. Besonders für verschiedenste Messaufgaben in der Glasindustrie sind sie prädestiniert. So können mit nur einem Controller mehrspurige Messungen auf Flachglas, zweiseitige Dickenmessungen und Mehrstellendickenmessungen auf Containerglas durchgeführt werden. Das System lässt sich aber auch für die Vermessung schwingender Bleche, Qualitätssicherung in der Handyproduktion und OEM-Applikationen einsetzen.
Messrate bis 6,5 kHz Ein- oder Zweikanal-Variante Mehrkanal-Controller Submikrometerauflösung Robuster Aufbau mit passiver Kühlung Ökonomisch
Spezialist
auf dem Gebiet der Glasdickenmessung Bei der Produktion von Flaschen sind hohe Taktraten vorgegeben. Ein Durchlauf von mehreren hundert Flaschen pro Minute ist Standard im Fertigungsprozess. Und dennoch muss jede einzelne Flasche geprüft werden, beispielsweise auf ihre Wandstärke, die wichtig ist um Glasbruch zu vermeiden. Eine zu 100 Prozent zuverlässige und schnelle Kontrolle erfolgt mittels des konfokal-chromatischen Messprinzips. Die neuen, innovativen Controller confocalDT 2421 und 2422 eignen sich besonders für Serienanwendungen dieser Art. Dank der hohen Intensität der integrierten Lichtquellen werden schnelle Taktzeiten unterstützt, die vor allem bei der Dickenmessung von Flaschen gefordert sind.
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Sensorik
Lösungen
Kapazitive Sensoren treffen den Kern Das kapazitive Hydrostatic Leveling System CHLS4 von Micro-Epsilon arbeitet hochgenau und lässt sich daher unter anderem zur Atomforschung in Teilchenbeschleunigern einsetzen. Das System basiert auf dem altbekannten Prinzip der Schlauchwaage und dient der Kontrolle von Höhenveränderungen des unterirdischen Rohrsystems, wobei kleinste Höhenänderungen durch Veränderungen eines korrelierenden Wasserpegels umgehend und zuverlässig im Submikrometer bereich detektiert werden können.
Das Hydrostatic Leveling System CHLS4 Der wohl bekannteste Teilchenbeschleuniger an der Conseil Europeén pour la Recherche Nucléaire (kurz: CERN) ist der größte und leistungsstärkste seiner Art. CERN ist die Europäische Organisation für Kernforschung, deren Zentrum für physikalische Grundlagenforschung eines der größten der Erde ist. Der Tunnel, in dem der weltgrößte Teilchenbeschleuniger verläuft, ist 27 Kilometer lang und befindet sich mehrere hundert Meter unter der Grenze zwischen Frankreich und der Schweiz.
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Es gibt kein wissenschaftliches Projekt, an dem jemals so viele Forscherinnen und Forscher beteiligt waren. An der Großforschungseinrichtung CERN untersuchen Physiker die Zusammensetzung des Universums, indem unter anderem Bedingungen wie nach dem Urknall simuliert werden. Zum Einsatz kommen Teilchenbeschleuniger und Detektoren, die die winzigen Teilchen in den Röhren auf hohe Energien
bringen. Diese Teilchen treffen im Anschluss direkt aufeinander, wodurch nach deren Kollision umfangreiche Untersuchungen zu den Naturgesetzen eingeleitet werden können. Derartige Teilchenbeschleuniger sind eine typische Anwendung für das kapazitive Hydrostatic Leveling System CHLS4. Das CHLS4 sorgt zusammen mit kapazitiven Sensoren von Micro-Epsilon dafür, dass die Röhren, durch die Teilchen geschickt werden,
Lösungen
auf gleicher Höhe liegen, selbst dann, wenn sich die Betonfundamente der Pfeiler, auf welchen die Röhren befestigt sind, durch natürliche Bodenbewegungen in ihrer Höhe verändern. Die Höhenlage der Messstationen im kilometerlangen Rohrsystem muss also stetig überprüft und dabei eine Genauigkeit im Submikrometerbereich erreicht werden. Nur so lässt sich eine hohe Funktionssicherheit und Effizienz bei der Teilchenkollision herbeiführen. Die Betonpfeiler wurden in einem Abstand von etwa sechs bis acht Metern errichtet. Auf ihrem Sockel befindet sich das CHLS4. Dazu ist jeweils ein Sensor pro Betonsockel im Einsatz. Untereinander werden diese Sensoren mit einem Schlauchsystem verbunden. Die Höhenveränderung wird wie bei einer herkömmlichen Schlauchwaage über den Wasserstand exakt detektiert. Das kapazitive Hydrostatic Leveling System CHLS4 besteht aus einem zweiteiligen Edelstahlgehäuse, in dessen Oberteil ein kapazitiver Sensor eingelassen ist. Dieser misst von oben nach unten den Abstand zur Wasseroberfläche, welche sich im unteren Teil, dem Wassertopf, befindet. Ober- und Unterteil werden dicht miteinander verschraubt, sodass der Wasserzu- und -ablauf ausschließlich über die an den Seiten angebrachten wasserführenden Schläuche möglich ist. Für Messungen werden mehrere Systeme über die Schläuche zusammengeschlossen. Nach einer gewissen Zeit pendelt sich der Wasserpegel im „Wassertopf“ ein. Der Wasserstand gibt an, ob sich beide Betonsockel auf gleicher horizontaler Ebene befinden. Das Wasser hat die Eigenschaft sich schwerkraftbedingt so einzupendeln, dass der Wasserstand in allen CHLS4-Systemen gleich ist, vorausgesetzt sie befinden sich exakt auf
Abstand der Stützstellen 6 - 8 m
Kapazitiver Standard-Sensor
einer Ebene. Verändert sich die Höhe eines Betonpfeilers durch Erdbewegungen, so wird dies durch den Sensor hochpräzise erfasst. Da dieser Wert der Veränderung wieder ausgeglichen werden muss, befinden sich an den Blöcken entsprechende Aktuatoren, die die jeweiligen Auflager um die gemessene Höhendifferenz nachführen. Auch diese Aktuatoren können mit kapazitiven Sensoren geregelt werden. Die kapazitive Wegmessung basiert auf der Wirkungsweise des idealen Plattenkondensators. Eine Abstandsverschiebung der Platten – Sensor und Messobjekt – bewirkt eine Änderung der Gesamtkapazität. Durchfließt ein Wechselstrom konstanter Frequenz und konstanter Amplitude den Sensorkondensator, so ist die Amplitude der Wechselspannung am Sensor dem Abstand zum Mess objekt proportional. Die Abstandsänderung des Messobjekts zum Sensor wird im Controller abgegriffen, aufbereitet und als Messwert über verschiedene Ausgänge zur Verfügung gestellt. Die Herausforderung bei dieser Messaufgabe sind die Umgebungsbedingungen. Kapazitive Sensoren sind ursprünglich weniger für derlei Messaufgaben geeignet. In der Regel benötigen diese Sensoren eine saubere und trockene Umgebung, um hochpräzise Ergebnisse liefern zu können. Das Geheimnis liegt im innovativen und patentierten Konzept des CHLS4. Der Sensor ist in ein Schutzgehäuse eingelassen, welches mit einem flächigen beheizten Sensorelement versehen wurde. Dies ist immer ein paar Grad wärmer als seine Umgebung und bleibt dadurch trocken. Durch das Sensorelement hindurch lässt sich
Abstand der Stützstellen 6 - 8 m
Höhenverstellung
Kapazitiver Standard-Sensor
Stütze
Kapazitives Hydrostatic Leveling System CHLS4
Betonfundamente
die Höhe des Wasserpegels überwachen und eine präzise Abstandsmessung gegen die Wasseroberfläche durchführen. Tritt bei Experimenten radioaktive Strahlung auf, befindet sich lediglich der Sensor im Strahlungsbereich. Alle anderen Komponenten, wie Kabel und Elektronik befinden sich außerhalb, wodurch sich das System auf einfachste Weise warten lässt. Alle Komponenten sind dadurch einzeln tauschbar. Die Ansteuer- und Auswerteelektronik kann, speziell bei strahlungsbelasteten Applikationen wie dem Teilchenbeschleuniger, dank der großen Kabellänge in sicherer Entfernung von sechs bis acht Metern aufgestellt werden. Seit mehr als 45 Jahren löst Micro-Epsilon außergewöhnliche Messaufgaben für Größen wie Weg, Abstand, Position, Farbe und Temperatur. So werden nicht nur vorhandene Sensoren angeboten, sondern auch individuelle Lösungen für spezielle Messaufgaben. Die komplette Umsetzung kundenspezifischer Sensoren erfolgt aus einer Hand, von der Anwendungsberatung über Konzeption und Entwicklung bis hin zur Herstellung und dem Service. Das Ergebnis ist eine zuverlässige Partnerschaft zwischen dem Hersteller und dem Anwender und eine nachhaltige technische Beratung, bei der die Stabilität und Effizienzsteigerung der Prozesse im Vordergrund stehen.
Dipl.-Ing. (FH) Norbert Reindl Gruppenleiter Entwicklung Kapazitive Sensorik Norbert.Reindl@micro-epsilon.de
Abstand der Stützstellen 6 - 8 m
Höhenverstellung
Höhenverstellung
Kapazitiver Standard-Sensor
Stütze
Kapazitives Hydrostatic Leveling System CHLS4
Sensorik
Stütze
Kapazitives Hydrostatic Leveling System CHLS4
Betonfundamente
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Im Visier
Schlüsselfaktoren zur präzisen Messung mit Laser-Wegsensoren Berührungslose Laser-Wegsensoren arbeiten typischerweise nach dem Laser-Triangulationsprinzip, um den Abstand vom Sensor zum Messobjekt in ein Ausgangssignal umzuwandeln. Sensoren von Micro-Epsilon überzeugen durch hochgenaue Ergebnisse, auch bei der Messung von schwierigen Oberflächen wie z.B.semitransparente Bauteile, hochglänzende oder glühende Materialien, Leiterplatten und Solarzellen.
Bei der Bestimmung der tatsächlichen Genauigkeit eines Laser-Sensors spielen zahlreiche Faktoren eine wichtige Rolle. Daher ist es nicht nur ausschlaggebend, diese Faktoren und den Umfang, in dem sie die Genauigkeit des Sensors beeinflussen, zu kennen, sondern auch die verschiedenen Technologien zu verstehen, um potenzielle Fehler zu unterbinden und letztlich die höchstmögliche Messgenauigkeit zu erreichen. Veränderung der Oberflächeneigenschaften Ändert sich die Farbe und somit die Reflexion des Lasers auf dem Messobjekt, ändert sich auch die Intensität des auf das Sensorelement reflektierten Lichts. Marktübliche Lasertriangulations-Wegsensoren arbeiten mit einer zeitversetzten Regelung, die auf Intensitätswerten von bereits abgeschlossenen Messvorgängen aufbaut. Dabei wird der Reflexionsgrad der letzten Messungen, typischerweise in drei bis fünf Durchgängen, gemittelt, um dann auf die benötigte Menge an Laserintensität für die nächste Messung schließen zu können. Bei wechselnden oder strukturierten Oberflächen erzeugt diese konventionelle Methode der Oberflächenkompensation Messwerte, die deutlich vom tatsächlichen Messwert abweichen.
Erich Winkler Produktmanagement Lasertriangulationssensoren Erich.Winkler@micro-epsilon.de
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Sensoren von Micro-Epsilon reduzieren diese Abweichungen mittels patentierter EchtzeitBelichtungsregelung. Dabei wird die Belichtungszeit bzw. die vom Laser aufgebrachte Lichtmenge ohne Verzögerung optimal für jeden Messwert an die Reflexions-Eigenschaften des Messobjektes angepasst. Dies führt zu einer perfekt an die Oberfläche angepassten Belichtung, wodurch ein stabiler und korrekter Messwert berechnet werden kann. Diese Art der Belichtungsregelung wird als Real-TimeSurface-Compensation (RTSC) bezeichnet, die ausschließlich bei Micro-Epsilon Sensoren eingesetzt wird. Abstandsmessungen bei rauen und glänzenden Oberflächen Bei Messungen auf glänzenden Metallen oder bearbeiteten Oberflächen, die kleine Mikrobearbeitungsspuren aufweisen, ist ein kleiner Lichtfleckdurchmesser nicht empfehlenswert. Die mikromechanischen Oberflächenstrukturen führen häufig zu verrauschten oder instabilen Messsignalen. Ein Micro-Epsilon Laser-Wegsensor mit kleiner Laserlinie ermöglicht stabile Messergebnisse auch auf solch schwierigen Oberflächen. Der punktförmige Laserstrahl wird mittels einer Optik zu einer kleinen Linie aufgeweitet. Damit lassen sich physikalisch bedingte Interferenzen optisch filtern und die Messung auf glänzende Oberflächen wird dadurch deutlich erleichtert. Darüber hinaus eignet sich der Sensor mit kleiner Laserlinie zur Abstandsmessung auf strukturierte Oberflächen, wenn also die Distanz zur Oberfläche und nicht die Struktur der Oberfläche erfasst werden muss. Die kleine Laserlinie wird
durch Oberflächenstrukturen nicht beeinflusst und sorgt für konstante und stabile Messwerte. Filter Filter optimieren die Signalqualität eines Sensors, erschweren aber auch den Vergleich von Sensoren verschiedener Hersteller. In den Datenblättern kommt es auf das Kleingedruckte an. Die technischen Angaben werden mit verschiedenen Filtereinstellungen gemessen. Die Fußnoten geben an, mit welcher Methode die Werte ermittelt wurden. Sind Filter verwendet worden? Sind die Messwerte geglättet? Das ist zunächst nicht deutlich sichtbar, sondern zum Teil nur im Kleingedruckten vermerkt. Micro-Epsilon ermittelt die Genauigkeitsangaben seiner Sensoren anhand von ungefilterten Messwerten und gibt diese in den Katalogen und Datenblättern an. Das schafft Vertrauen und hilft bei der Lösung applikationsbezogener Kundenanforderungen. Somit hat der Anwender bei Micro-Epsilon immer den genauen Überblick darüber, welcher Sensor welche Leistungen in der angegebenen Umgebung erreichen kann. Messgeschwindigkeit Die Messfrequenz der Sensoren beeinflusst entscheidend die Signalqualität. Sie muss an die Geschwindigkeit und die Reflexionseigenschaften des Messobjektes angepasst werden. Wird schneller als nötig gemessen, kann es auf schlecht reflektierenden Oberflächen zu einer Verminderung der Signalqualität kommen. Micro-Epsilon ermöglicht durch einstellbare Messraten die optimale Anpassung der Messgeschwindigkeit an die Oberfläche
Im Visier
Empfangselement
des zu messenden Bauteiles. Neu sind bei der Serie optoNCDT 1320/1420 sogenannte Presets, die dem Anwender die Optimierung des Sensors auf verschiedene Oberflächenarten erleichtern. Micro-Epsilon geht hier noch einen Schritt weiter. Neben der Messrate werden auch die Auswertealgorithmen des Sensors optimal auf die verschiedenen Oberflächenarten eingestellt. Die Sensoren sind über ein intuitives Webinterface bedienbar. Die Einstellung für die Messaufgabe erfolgt schnell über vordefinierte Presets. Dem Anwender stehen drei unterschiedliche Modi „Standard“, „wechselnde Oberflächen“ und „Material mit Eindringen“ zur Verfügung. Temperaturstabilität Temperaturschwankungen sind einer der wesentlichen Faktoren, die die Genauigkeit von Sensoren beeinflussen. Insbesondere bei Wegsensoren, die mit Auflösungen im Mikrometerbereich arbeiten, verfälschen Temperatureinflüsse die Messergebnisse. Daher werden zahlreiche Wegsensoren von MicroEpsilon aktiv temperaturkompensiert und liefern dadurch präzise Messergebnisse. Vor allem durch mechanische Veränderungen des Sensors wird das Messsignal bei Temperaturänderung beeinflusst. Durch konstruktive Maßnahmen und aktive Temperaturkompensation wird bei Laser-Triangulationssensoren von Micro-Epsilon der Messfehler durch Temperaturänderungen minimiert und ist im Datenblatt spezifiziert. Durch den innovativen Aufbau mit aktiver Temperaturkompensation besitzen die Sensoren eine extrem hohe Temperaturstabilität. Ausgangsarten Micro-Epsilon Laser-Wegsensoren verfügen über analoge und digitale Schnittstellen und können so optimal auf die nachgeschaltete Datenverarbeitung angepasst werden. Bei der Auswahl der Schnittstelle sind die Umgebungsbedingungen zu berücksichtigen. Analog-Signale erlauben nur begrenzte Kabellängen, typischerweise 10 bis 20 Meter. Die Auflösung dieser Sensoren kann durch störendes Rauschen aufgrund von Einkopplungen über die Verdrahtung vermindert werden. Serielle Ausgangssignale wie z.B. über RS422 sind robuster gegenüber Störeinstrahlungen und erreichen auch größere Kabellängen bis 100 Meter.
Sensorik
Laserdiode
Mehrlinsige Glasoptik
Filter
Messbereichsanfang
Messbereichsmitte
Messbereichsende
Der optoNCDT 2300 verfügt zusätzlich über eine Ethernet- und EtherCAT-Schnittstelle, die eine verlustfreie Übertragung der Sensorsignale über sehr große Entfernungen ermöglichen. Synchronisieren und Triggern In vielen Applikationen werden mehrere Sensoren gleichzeitig zur Datenaufnahme verwendet. Die Sensordaten sollen synchronisiert, erfasst und ausgegeben werden. Ein Beispiel hierfür ist die Dickenmessung. In diesem Fall dient ein Laser-Wegsensor als „Master“, der den entsprechenden Zykluspuls für den zweiten Sensor (Slave) liefert. Triggern ist oftmals erforderlich, besonders in der Produktion und der Prozessautomation, wo die permanente Messwertausgabe oft nicht erwünscht ist. Das Initiieren einer Messung oder einer gesteuerten Ausgabe von Messdaten reduziert die Systembelastung nachgeschalteter Überwachungs- und Kontrolleinheiten. Micro-Epsilon Laser-Wegsensoren unterstützen Synchronisierung und Triggerung der Messsignale. Messung von Vibrationen und Schwingungen Wenn es um die Messung von sehr schnellen Vorgängen wie z.B. Vibrationen oder Schwin-
gungsamplituden (mit sinusförmigen Ausgang) geht, sollte man auf einen „echt analogen“ Laser-Wegsensor der Serie optoNCDT 1610/1630 zurückgreifen, d.h. einen Sensor mit PSD-Element. Dieses positionsempfindliche Sensorelement arbeitet in einem schnellen analogen Schaltkreis anstatt mit einer CCDoder CMOS-Linie. Ein echter analoger LaserSensor kann auf Grund der hohen Bandbreite (Grenzfrequenz bis 100 kHz) sehr schnelle Vorgänge messen. Integration Für Wegmessaufgaben mit begrenztem Bauraum ist die Größe des Sensors ausschlaggebend. Aktuelle Laser-Sensoren sind mittlerweile sehr kompakt aufgebaut, verfügen aber oftmals über ein externes Steuergerät, das im Schaltschrank untergebracht werden muss. optoNCDT Laser-Sensoren mit integriertem Controller haben die komplette Signalverarbeitung und Messwertaufnahme in einem Gehäuse untergebracht. Dadurch entfällt die Verkabelung und Montage eines zusätzlichen Steuergeräts, was den Einbau wesentlich vereinfacht. Vom Sensor muss lediglich das Sensorkabel weggeführt werden und an die Maschinensteuerung oder SPS angeschlossen werden.
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Produkt-Highlights
Neuer kapazitiver Controller für schnellere Messungen Das capaNCDT 6222 ist für dynamische Messungen bis 20 kHz ausgelegt und damit viermal schneller als bisherige Modelle. Der Controller lässt sich auf bis zu vier Kanäle erweitern und ist ohne Kalibrierung kompatibel mit allen kapazitiven Wegsensoren von Micro-Epsilon.
Noch schnellere Messungen von Weg, Abstand oder Position sind mit dem neuen Controller capaNCDT 6222 möglich. Der Controller ist für dynamische Messungen bis 20 kHz ausgelegt und somit der derzeit schnellste kapazitive Controller im Micro-Epsilon Produktprogramm. Er ermöglicht die präzise Überwachung hochdynamischer Prozesse, z.B. Wellenschlag, Schwingung und Vibration. Durch den modularen Aufbau kann der Controller einfach auf bis zu vier Kanäle erweitert werden. Die zusätzlichen Kanäle kann der Benutzer selbst, ohne Einschränkungen in der Performanz und Bedienbarkeit der Software, hinzufügen oder entfernen. Die integrierte Ethernet-Schnittstelle erlaubt eine Parametrierung und Messung per Webinterface.
Die Flexibilität des neuen Controllers wird durch seine vielfältigen Einbaumöglichkeiten unterstützt: Das Standardprodukt ist als Tischgerät ausgeführt; mit einem einfachen Adapter kann er auch auf einer Hutschiene oder einer Wand montiert werden. Ohne Kalibrierungsaufwand lassen sich alle kapazitiven Wegsensoren von Micro-Epsilon anschließen. Um die Genauigkeit der Messergebnisse zu erhöhen, können kundenspezifische Kennlinien abgespeichert werden. Da sie sich in den Messungen extrem stabil zeigen und nanometergenau auflösen, werden kapazitive Sensoren der Reihe capaNCDT besonders für hochpräzise Anwendungen neben Labor insbesondere auch in der Industrie eingesetzt.
NDIR Gasmessung in rauen Umgebungen durch optimierte Infrarotkomponenten NDIR-Gassensoren der Unternehmenstochter Micro-Hybrid Electronic GmbH in Hermsdorf werden erfolg reich zur Erfassung, Messung und Regelung von infrarot aktiven Gasen in breit gefächerten Feldern wie Umwelttechnik, chemische In dustrie, Biotechnologie und Medizintechnik eingesetzt. Vorteile dieser Technologie sind die hohe Messgenauigkeit und die Langzeit- und Systemstabilität. Die maximale Lager- und Arbeitstemperatur üblicher NDIR Gasmesssysteme liegt bei ca. +60 °C und limitiert somit mögliche Anwendungsfelder bei denen der Sensor höheren Temperaturen ausgesetzt ist. Dies war die Motivation, auf Grundlage eigener Komponenten einen NDIR Gassensor für Harsh Environment Applikationen zu entwickeln. Kern-
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Bild 1: Aufbau eines HT-Dual-Detektors in einem Hermetikgehäuse
komponenten des neuen Sensors sind hochperformante und temperaturstabile MEMS basierte Detektoren, die beste Detektivitäten auch bei hohen Temperaturen aufweisen sowie leistungsstarke Infrarotemitter auf Basis spezieller Beschichtung. Voraussetzung für die Langzeitstabilität unter rauen Bedingungen ist jedoch das vollständig hermetische Kapseln der eingehenden Komponenten (Bild 1).
Gängige Klebetechnologien sind für solche Herausforderungen nicht geeignet. Um einen temperaturstabilen hermetischen Verschluss ohne defizitäre Permeation zu gewährleisten, hat die MicroHybrid Electronic GmbH spezielle mikrosystemtaugliche anorganische Packaging-Technologien entwickelt. Auf dieser Grundlage konnte ein neuartiger NDIR Gassensor (Bild 2) entwickelt werden,
der für den Einsatz in einem Temperaturbereich bis +190 °C und außergewöhnlich rauen Umge bungsbedingungen, wie hohen Wasserdampfpartialdrücken (800 mbar) und Lösemittelatmosphären geeignet ist. Beispielhaft ist die Verwendung des Sensors zur Regelung der CO2-Atmosphäre und des Messens der Raumfeuchte in heißluftsterilisierbaren CO2-Inkubatoren.
Bild 2: H ochtemperatur-CO2-Gassensor (Demonstrator)
Produkt-Highlights 2016
Laseroptische Dickenmessung Der neue thicknessSENSOR von Micro-Epsilon eröffnet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten auf dem Gebiet der berührungs losen Dickenmessung. Der Sensor arbeitet hochpräzise und bietet eine kompakte Bauweise sowie einfache Bedienung. Die Messungen erfolgen berührungslos und verschleißfrei.
inte grieren. Dank der kompakten Bauweise kann es auch in beengte Bauräume mühelos eingebunden werden.
Beim thicknessSENSOR handelt es sich um ein fertig montiertes System zur berührungslosen Dickenmessung von Band- und Plattenmaterial, wie Metall oder Folien. Das System besteht aus zwei LaserTriangulationssensoren, welche gegenüberliegend an einem Rahmen montiert sind und von beiden Seiten gegen das Messobjekt messen. Das System lässt sich ohne aufwändiges Ausrichten der Sensoren auf einfache Weise
Die Materialdicke wird nach dem Differenzprinzip erfasst. Zwei Laser-Triangulationssensoren sind an einem stabilen Rahmen gegenüberliegend justiert und messen berührungslos von oben und unten gegen die Materialoberfläche. Die im Rahmen integrierte Auswerteeinheit verrechnet die Dickenwerte und gibt sie analog über Spannung und Strom oder digital über Ethernet aus.
Das neue Messsystem ermöglicht hochpräzise Dickenmessung im Einstiegssegment bei einem unübertroffenen Preis-LeistungsVerhältnis.
Zu sehen auf: Einzigartig ist auch das Bedienkonzept des neuen thickness SENSORs, welches über ein intuitives Webinterface erfolgt. Hier lassen sich für die jeweilige Messaufgabe individuelle Presets laden. Bis zu acht benutzerspezifische Einstellungen können in der Setup-Verwaltung gespeichert und exportiert werden. Durch die Auswahl des Signalpeaks oder der frei einstellbaren Signalmittelung bieten sich Möglichkeiten zur Optimierung der Messaufgabe.
electronica / München 08.11.2016 - 11.11.2016 Halle B1 / Stand 32
SPS/IPC/Drives / Nürnberg 22.11.2016 - 24.11.2016 Halle 7A / Stand 130
Aluminium / Düsseldorf 29.11.2016 - 01.12.2016 Halle 12 / Stand 12F35
Kompakte Laser-Sensoren bis 200 mm Messbereich Der optoNCDT 1320 ist ab sofort auch mit 100 mm Messbereich erhältlich, der optoNCDT 1420 mit 100 und sogar 200 mm.
Die neuen Laser-Triangulationssensoren optoNCDT 1320 und 1420 von Micro-Epsilon lassen sich ab sofort noch vielfältiger einsetzen. Die zusätzlichen Messbereiche von 100 bzw. 200 mm schaffen noch mehr Anwendungsmöglichkeiten in der Weg-, Abstandsund Positionsmessung.
Die Laser-Triangulationssensoren optoNCDT 1320 und 1420 messen berührungslos und verschleißfrei Weg, Abstand und Position. Dank der zusätzlichen Messbereiche können sie für Messaufgaben eingesetzt werden, bei denen ein großer Messbereich gefordert ist.
Die optoNCDT Sensoren liefern hochpräzise Ergebnisse bei kleiner Baugröße. Sie bieten dabei eine hohe Performanz und eine breite Anwendungsvielfalt. Das innovative Design in Kombination mit der Funktionalität wurde mit dem Red Dot Award Industrial Design 2016 ausgezeichnet. Die Sensoren zeichnen sich außerdem durch ihr hervorragendes Preis-LeistungsVerhältnis, das innovative Web interface und ihre einfache Bedienung aus. Per Quality-Slider lässt sich die Messaufgabe auswählen. Eine zusätzliche Optimierung der
Messaufgaben wird durch die Anzeige des Videosignals, der Auswahl des Signalpeaks und einer individuell einstellbaren Signalmittelung möglich. Über die ROI-Funktion (Region of Interest) können beispielsweise Störsignale im Hintergrund ausgeblendet werden. Über die Multifunktionstaste am Sensor kann bei einfachen Messaufgaben eine Sofortinbetriebnahme erfolgen. Neben der Elektronikproduktion werden diese Laser-Triangulationssensoren in der Verpackungsindustrie, Holzindustrie, Logistik, Medizintechnik, in Lasergravieranlagen und im Maschinenbau verwendet.
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Sensorik
Engagement
Tag der offenen Tür
Einladung zum Tag der offenen am 17. Juli 2016
Tür
Rund 3000 Besucher konnten am „Tag der offenen Tür“ einen Blick hinter die Kulissen des Sensorspezialisten Micro-Epsilon werfen.
Anlass waren sowohl das 40-jährige Standortjubiläum am Hauptsitz in Ortenburg, wie auch die Einweihung des neuen Firmengebäudes und das 40-jährige berufliche Engagement von Karl Wisspeintner, Geschäftsführer der Micro-Epsilon Messtechnik BeteiligungsGmbH, der durch seinen persönlichen Einsatz die Weichen für ein kontinuierliches Wachstum des Unternehmens stellt. Es war ein erlebnisreicher Tag, an dem Groß und Klein viel Wissen über Sensorik und innovative Sensortechnologien mit nach Hause nahmen. Die verschiedenen Versuchsaufbauten demonstrierten unterschiedlichste hochpräzise Messverfahren und deren Anwendungen.
Der „Tag der offenen Tür“ bot den Gästen außerdem Gelegenheit das neue Firmengebäude zu besichtigen, das unter anderem ein
Qualifikations- und Prüflabor und einen großen Logistikbereich mit automatischem Hochregallager bietet.
Der Girls‘Day 2016 bei Micro-Epsilon! und lernten, was Sensoren sind und wofür sie eingesetzt werden. Dies wurde an praktischen Beispielen demonstriert, wie die Farbmessung von Nagellack. Außerdem durften sie aus einem Messingstab Spielfiguren an einer CNC-Fräsmaschine drehen. Die Figuren wurden von den Teilnehmerinnen im Anschluss per Laserbeschriftung mit ihren Namen versehen und somit personalisiert.
Die teilnehmenden Mädchen hatten nicht nur viel Spaß, sondern konnten jede Menge über Technik lernen und natürlich zeigen was sie können.
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Denn reinschnuppern in technische Berufe ist das Ziel des Girls’Day, der bereits zum 16. Mal stattfand. 21 Mädchen im Alter von 14 bis 16 Jahren waren bei Micro-Epsilon zu Besuch
Den passenden Würfel dazu haben die Mädchen an den Lötstationen zusammengebaut. Bei der Simulation einer Parkhaushebebühne kamen sie außerdem mit Pneumatik in Berührung. Hier konnten sie eigenständig Schläuche verlegen und die Hebebühne steuern. Die Teilnehmerinnen hatten sichtlich Freude an der Technik, so wurden nach dem ereignisreichen Tag auch gleich Termine für Praktika vereinbart.
Chronik
Sensorik
40 Jahre hochpräzise Messtechnik im niederbayerischen Ortenburg Gegründet in Hannover als Handelsunternehmen für Dehnungsmessstreifen wurde der Grundstein für die Entwicklung eigener Produkte 1976 in Ortenburg gelegt. Micro-Epsilon ist vom Drei-Mann-Betrieb zu einer international agierenden Unternehmensgruppe mit mehr als 900 Mitarbeitern weltweit angewachsen. Das familiengeführte, mittelständische Unternehmen blickt auf eine erfolgreiche Firmengeschichte mit technischen Innovationen und stetigem Wachstum zurück.
1976
1988
Dehnungsmessstreifen waren eines der ersten eigenen Produkte des Unternehmens.
2011
2016
Micro-Epsilon bringt erstmals Laser-Sensoren mit innovativer Blue-LaserTechnologie auf den Weltmarkt.
Branchenindex Automatisierung................................ 7, 10, 21 Automotive.............................................. 5, 12 Fahrzeugbau ................................................ 7 Kunststofftechnik .................................. 12, 14 Maschinenbau ............................ 7, 16, 18, 21 Medizintechnik............ 7, 8, 12, 14, 18, 20, 21 Metallverarbeitung ................................ 18, 21 Prozessüberwachung.............. 7, 8, 9, 10, 11, 16, 18, 19, 20, 21 Qualitätssicherung...................... 7, 12, 15, 18
1988 wird der weltweit kleinste Wirbelstrom-Wegsensor vorgestellt.
2016 wird der weltweit schnellste konfokal-chromatische Controller mit integrierter Lichtquelle präsentiert.
Produktindex capaNCDT Kapazitive Wegsensoren.......................................................................... 11, 16, 17, 20 confocalDT Konfokale Sensorsysteme für Weg, Abstand, Position ................................. 8, 12 - 17 eddyNCDT Wirbelstrom-Wegsensoren........................................................................................... 9 mainSENSOR Magneto-induktive Abstandssensoren................................................................... 5 optoNCDT Laser-Wegsensoren (Triangulation)........................................................... 7, 18, 19, 21 scanCONTROL 2D/3D Laser-Profilsensoren............................................................................... 10 turboSPEED DZ140 Drehzahl-Messystem für Turbolader ............................................................ 7 thicknessSENSOR Laseroptische Dickenmessung ................................................................... 21 NDIR-Gassensoren ...................................................................................................................... 20
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.com/MicroEpsilon www.youtube.com/MicroEpsilonSensors .com/microepsilon
www.xing.com/companies/micro-epsilonmesstechnik
ร nderungen vorbehalten / Y9760345-A131106GKE
Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG Kรถnigbacher Str. 15 D-94496 Ortenburg Tel. +49 (8542) 168-0 Fax +49 (8542) 168-90 info@micro-epsilon.de www.micro-epsilon.de