Überblick über Messverfahren Sensorik für alle Fälle

Autor / Redakteur: Dipl.-Phys. Johann Salzberger / Silvano Böni

>> Von der Automobilproduktion über die Medizin- und Pharmatechnik bis hin zur Zellenprüfung in der Photovoltaik. Der Einsatz von Sensorik kennt keine Grenzen und ohne geht es nicht mehr. Doch welcher Sensor ist für welche Anwendung am besten geeignet? Sensorik- und Messtechnikspezialist Micro-Epsilon schafft Klarheit.

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Eine an einem Fluggerät befestigte Wärmebildkamera führt die Fehleridentifikation bei Solarzellen aus.
Eine an einem Fluggerät befestigte Wärmebildkamera führt die Fehleridentifikation bei Solarzellen aus.
(Bild: Micro-Epsilon)

Optische Messmethoden machen Fertigungsprozesse sicherer und zuverlässiger. Die optimierten Abläufe verbessern die Qualität der Produkte, sparen Rohstoffe und Energie und senken Herstellkosten. Doch den richtigen Sensor für die jeweilige Anforderung zu finden, ist nicht immer einfach. Nachfolgend darum ein Überblick über verschiedene optische Messverfahren für Weg, Abstand, Position, Dimension und Oberfläche anhand von Anwendungsbeispielen.

Genau, genauer, konfokal

Beim konfokalen Messverfahren wird die Unschärfe des Brennpunkts der verschiedenen Farben des weissen Lichts ausgedehnt und über Sammellinsen entlang einer Fokuslinie senkrecht zum Messobjekt gebündelt, sodass die Entfernung des Messobjektes einer bestimmten Position des reflektierten Strahls auf der CCD-Zeile des Sensors entspricht. Die Beschaffenheit der Oberfläche hat keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Messung. Selbst reflektierende oder transparente Oberflächen misst das System präzise. Somit kann mit dem konfokalen Messprinzip auf hochreflektierenden Materialien genauso zuverlässig gemessen werden wie auf schwarzem Gummi, Kunststoff, Papier, Vlies und Flüssigkeiten. Der Messfleck ist je nach Typ des Sensors nur wenige µm gross und bleibt auch bei wechselnden Messabständen konstant. Dadurch lassen sich sehr hohe Auflösungen in alle Richtungen realisieren.

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Ein interessantes Beispiel für den Einsatz konfokaler Sensoren ist die Füllhöhenmessung im Medizinlabor. Hier werden Wirkstoffe für Testserien in Mikrotiter-Gefässe manuell angefüllt. Die exakte Menge des jeweiligen Wirkstoffes ist wichtig, stellt aber eine Herausforderung dar. Werden die Mikrotiter automatisch befüllt, wird die Füllmenge ebenfalls automatisch kontrolliert. Die in der Medizin typischen Kleinserien werden allerdings manuell pipettiert. Üblicherweise werden dafür Stichproben gewogen. Doch für die 100 %-Qualitätsprüfung reicht das nicht aus. Für derartige Anwendungen stellt beispielsweise die konfokale Abstandsmesstechnik dank ihrer hohen Präzision eine geeignete Lösung dar.

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