In der Metallverarbeitung werden vielfach Coils für die Lagerung und den Transport eingesetzt. Bei der Weiterverarbeitung, dem Abrollen, verändert sich ständig dessen Durchmesser. Um eine Endlosproduktion zu ermöglichen, werden die Enden der Rollen häufig aneinander geschweißt. Dafür muss bekannt sein, wann das Ende des Coils beim Abrollen auftritt. Per Durchmesserbestimmung kann präzise auf die verbleibende Länge der Metallbahn auf dem Coil geschlossen und ein automatischer Wechsel veranlasst werden. Da Coils Durchmesser bis zu drei Metern erreichen können, sind Sensoren nötig, die einen Messbereich zwischen 0,1 und 3 m besitzen. Geeignet dafür sind Laser-Distanz-Sensoren, beispielsweise aus der Serie OptoNCDT ILR von Micro-Epsilon. Sie erfassen Abstände bis zu 150 m und werden häufig in der Logistik, an Kränen oder bei der Durchmessererfassung eingesetzt. Die in dieser Applikation verwendeten OptoNCDT ILR 118x-Sensoren arbeiten nach dem Phasen-Vergleichs-Verfahren und sind daher deutlich genauer als herkömmliche Sensoren, die mit dem Time-of-Flight-Prinzip arbeiten. Das Phasen-Vergleichs-Verfahren erfasst den Abstand mit hochfrequentem moduliertem Laserlicht der Klasse II. Signale mit geringer Amplitude und konstanter Frequenz werden zum Messobjekt gesendet. Je nach Entfernung des Objekts verändert der Abstand die Phasenbeziehung zwischen gesendetem und empfangenem Signal. Ein Vergleich des ausgesandten Laserlichts mit dem empfangenen erlaubt daher eine Aussage über die exakte Entfernung zum Messobjekt. Damit können Genauigkeiten bis zu 0,1 mm erreicht werden. Wichtig dabei ist, dass die Oberfläche des Messobjekts ausreichend reflektierend ist. Diese Eigenschaft wird in der Praxis bei nicht ausreichender Reflexion durch eine spezielle Reflektortafel unterstützt.
Exakte Distanzbestimmung bei glänzenden Metallen
Direkt an der Haspel montiert, misst der Sensor direkt auf die Fläche des Coils. Herkömmliche optische Sensoren werden durch die glänzende Oberfläche vieler Metall-Coils negativ beeinflusst. Das auftreffende Laserlicht wird auf der Oberfläche durch die direkt reflektierende Wirkung am Sensor vorbei reflektiert. Das Resultat sind verzerrte Ergebnisse oder überproportional großes Rauschen, die das Ergebnis unbrauchbar werden lassen. Ein Vorteil des optischen Messverfahrens ist, dass verschiedene Filter vor die Optik gesetzt werden können, um das Signal aufzuwerten. Durch einen geeigneten Messaufbau kann mit den Laser-Distanz-Sensoren auf glänzende Metalle gemessen werden. Ihnen reicht bereits die geringe Intensität des diffus reflektierten Anteils bei einer Direktreflexion des Laserlichts für eine exakte Distanzbestimmung aus. Die Sensoren wurde für industrielle Einsätze konzipiert, sodass sie für eine einfache Montag neben Nutensteinen auch über umfangreiche Ausstattungsmöglichkeiten wie Freiblaseinrichtungen oder Schutzgehäuse verfügen.☐
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