Den richtigen Sensor für jede Messaufgabe - Micro

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„Den richtigen Sensor
für jede Messaufgabe“
Intelligente Maschinen sind auf Sensorik angewiesen. „Die Aufgaben der Sensorik nehmen deshalb ständig zu,“
analysiert Johann Salzberger den Trend. Der Geschäftsführer von Micro-Epsilon beschreibt im Gespräch mit der [me],
wie das Unternehmens aus dem niederbayerischen Ortenburg von den Sensortrends profitiert. Peter Schäfer
Zunächst hat sich Micro-Epsilon auf das Messen geometrischer Größen konzentriert und hat sich durch Sensorikkompetenz auf dem Markt einen guten Namen gemacht. Johann Salzberger: „Strategie war, ein Programm der verschiedenen Messverfahren aufzubauen.“ Für Wege, Abstand und Position hat sich
Micro-Epsilon nicht nur auf ein Messverfahren konzentriert, sondern eine Palette von Messverfahren aufgebaut. „Denn jedes Messprinzip hat seine charakteristischen Eigenschaften, also Vorteile
sowie spezifische Einschränkungen“, räumt Salzberger ein.
„Wir können den Kunden
neutral beraten – da wir sämtliche
Messverfahren bieten“
Preis-Leistungs-Verhältnis Die Stärke liegt in der Vielfalt. Denn
kein Wegmessverfahren ist universell für alle Anwendungen einsetzbar. „Unsere Stärke liegt in den verschiedenen selbst entwickelten
Messmethoden, die wir in aller Tiefe kennen. Für jede Messaufgabe
können wir genau entscheiden, welches Verfahren sich am besten
eignet“, erklärt Johann Salzberger. Allerdings gibt dabei nicht nur
die technische Performance den Ausschlag. Auch das Preis-/Leistungsverhältnis muss stimmen: „Es bringt wenig, wenn der Sensor
technisch das Nonplusultra ist, aber die Maschine durch dieses Zubehör unbezahlbar wird. Wir suchen deshalb zusammen mit dem
Kunden die beste Lösung.“
Wegmessen in zwei Kategorien Micro-Epsilon unterteilt die
Wegmessverfahren in zwei Kategorien: Die eine umfasst die elektromagnetischen Verfahren, zu der anderen gehören alle optischen
und Lasermessverfahren.
Bei den elektromagnetischen Verfahren zählen das Wirbelstromverfahren, das damit verwandte induktive sowie kapazitive
Messverfahren zu den Schwerpunkten.
„Gravierende Unterschiede sind, dass Wirbelstrom- und induktives Verfahren auch in schwieriger Umwelt messen. Verschmutzung und Staub weisen dagegen die kapazitiven Verfahren in ihre
Grenzen. „Man braucht immer einen sauberen Spalt, weil das Dielektrikum im Messspalt das Mess­ergebnis beeinflusst“.
Die andere Gruppe, die auf Laser- und optischer Technik basiert,
erfasst in der Regel einen Messfleck. „Laser-Verfahren ähneln sehr
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häufig dem klassischen Messtaster, sie messen an einem Punkt“, erläutert Salzberger und vergleicht: „elektromagnetische Verfahren
messen nicht punktförmig, denn das Feld hat eine flächige Ausbreitung und ein größerer Fleck am Objekt wird gemessen. Es gibt
noch einen Unterschied“, zählt Salzberger auf: „Das Laserverfahren erlaubt einen größeren Grundabstand zum Objekt – während
das elektromagnetische Verfahren nur geringeren Raum zulässt.“
Messen ist nicht gleich messen. Deshalb untersuchen die Ortenburger Sensorikspezialisten für jeden Anwendungsfall, welche
Messmethode am besten passt. „Wir können den Kunden neutral
beraten – da wir sämtliche Messverfahren bieten. Wer nur eine
Messart führt, ist im Verkauf geneigt, alles damit zu lösen – und
daraus können bestenfalls nur zweit- und drittbeste Lösungen entstehen“, findet Johann Salzberger und betont den Wert der Ergeb-
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Klein, integriert und intelligent Vor allem die optischen Ver-
fahren profitieren von diesem Trend zu mehr Mechatronik. Die
optischen Sensoren haben die letzten 20 Jahre sehr stark zugelegt.
Allerdings nutzt die starke Nachfrage nach Sensoren auch den induktiven und kapazitiven Verfahren. „In extrem genauen und leistungsfähigen Maschinen steigt auch der Bedarf nach diesen Klassikern, stellt der Micro-Epsilon-Geschäftsführer fest. „Vor allem weil
sich elektromagnetische Sensoren sehr gut integrieren lassen“. Ob
Sensoren erfolgreich sind oder nicht, dafür macht er drei Merkmale
verantwortlich: Integration, Miniaturisierung und Intelligenz. Auch
hier schneiden die klassischen Verfahren nicht schlecht ab: „Sehr
kleine Sensoren gibt es bei uns schon sehr lange, denn jedes Messverfahren ist darauf angewiesen. Ein Blick unter die Motorhaube
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nis-offenen Beratung: „Die für alles geeignete Messmethode gibt es
nicht. Zwar sind Überschneidungen möglich, aber entscheidend für
den Messerfolg sind die klaren Differenzierungen – und die muss
man kennen.“ Worauf es dabei insbesondere ankommt, sind die
Genauigkeit und die Stabilität des Verfahrens. Salzberger: „Deshalb
hat sich Micro-Epsilon den Slogan „mehr Präzision“ ausgewählt.“
Mehr Präzision steht aber nicht nur für höhere Messgenauigkeit.
Diese Aussage soll die Unternehmensgruppe und die Marke MicroEpsilon beschreiben. „Dazu gehören eben Qualität, Zuverlässigkeit
sowie eine gute Kundenberatung.“ ‚Mehr Präzision‘ beschränkt
sich nicht auf die absolute Messgröße. „Hier bestätigt sich das Gebot der Relativität“, findet der Physiker Johann Salzberger. „Manche Kunden brauchen für die Ausstattung ihrer Maschinen nur
die ein-prozentige Genauigkeit.
Wenn wir das auf sie zugeschnittene Paket – vom Sensor bis hin
zum Formfaktor – zu einem sehr
guten Preis bieten, gehört das
ebenso zu unserem Anspruch
auf „Mehr Präzision“.
Traditionelle und moderne
Messverfahren? Die klassi-
schen elektromagnetischen Verfahren werden nicht von den
‚modernen‘ Laser- sowie optischen Verfahren verdrängt. Für
Johann Salzberger sind die berührungslosen und berührenden Verfahren nicht tot zu kriegen: „Noch immer sind einfache,
robuste und preisgünstige Taster die Arbeitspferde der Messtechnik. Sie bekommen allenfalls
Konkurrenz durch optische sowie Potentiometer-Verfahren.“
Der Trend zu mehr Sensorik
spricht für die „friedliche Koexistenz“ von alt und neu – allerdings mit wachsendem Anspruch an die Sensorik-Performance. „Produktionsausrüstung
und Maschinen werden immer
leistungsfähiger, was immer
mehr Sensoren voraussetzt“,
rechnet sich Salzberger aus:
„In Flugzeugen, Automobilen
und im Maschinenbau wächst
der Anteil an Elektronik und Informationstechnik. Damit diese
mechatronischen Systeme funktionieren, steigt der Anteil der
Sensoren, denn sie liefern Daten und Werte, auf deren Basis
gerechnet, gesteuert und entschieden werden kann.“
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Sobald dann noch ein Stückchen Software oder Informationstechnologie dazu kommt, zeigt der Sensor Intelligenz. Auch hier ist
die Tendenz steigend, denn die eingebauten Chips werden kleiner
und leistungsfähiger. Da der physikalische Effekt häufig analog ist,
wird möglichst schnell von analog zu digital gewandelt – und über
die Intelligenz der Chips werden Einflussfaktoren kompensiert.
„Der Anwender erhält dadurch präziser messende und stabilere
Sensoren und als weiteren Effekt genau die (reduzierten) Werte,
die ihn interessieren“, erklärt Salzberger die Digitalisierung am
Beispiel eines Wegsensors.
Messen mit dem blauen Leser Besser als andere zu sein, gilt
Blue-Laser-Sensoren sind in vielen Applikation den Standardsensoren mit roter Laserdiode deutlich überlegen.
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Genauigkeit und die Stabilität des Verfahrens gilt für die Arbeit der
Sensoren, aber auch für ihre Produktion bei Micro-Epsilon.
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zeigt, wie eng gepackt der Motorraum ist. „Platzverschwendung ist
unvorstellbar, alles ist dicht gepackt und der freie Blick durch den
Motorraum zur Fahrbahn ist längst versperrt“, so Salzberger. Auch
in den Maschinen wird es immer enger und die Sensoren werden
kleiner. Größe reduzieren, bedeutet auch Integration in zwei Aspekten. „Der erste bedingt die Elektronik soweit zu miniaturisieren, dass sie mit ins Sensor- oder in ein kleines Controllergehäuse
gepackt werden kann. Der zweite Aspekt bedeutet, dass sich der
Sensor in ein mechanisches Gebilde, in eine Struktur integrieren
lässt. „Er soll nicht irgendwo außen angebaut sein, sondern er gehört zur Konstruktion“, findet Salzberger.
vor allem bei deutschen Maschinenbauern als Maxime. Deutsche
Maschinen werden genau deshalb gekauft, weil sie vom Stand der
Technik an vorderster Front einzuordnen sind. Dass die Qualität
„Made in Germany“ immer noch zählt, nutzt auch deutschen Messtechnik-Spezialisten. Denn wenn Maschinenbauer ihre Maschinen
verbessern, richten sie neue Anforderungen an die Messtechnik.
Eine ist zum Beispiel das bessere Messen auf Metall, insbesondere auf glühendem Metall sowie auf organischen Stoffen wie Holz,
Haut, Lebensmittel und Furnieren. Dazu hat Micro-Epsilon den
ersten kommerziell verfügbaren Triangulationssensor mit BlueLaser-Technologie entwickelt. Blue-Laser-Sensoren sind in vielen
Applikationen den Standardsensoren mit roter Laserdiode deutlich
überlegen. Johann Salzberger erklärt, warum die Wellenlänge des
blauen Lasers Messvorteile verschafft: „Das blau-violette Laserlicht
dringt bei diesen Materialien durch die kürzere Wellenlänge nicht
in das Messobjekt ein, wie es bei rotem Laser der Fall ist. Der blaue
Laser bildet auf der Oberfläche einen minimalen Laserpunkt und
sorgt damit für stabile und präzise Ergebnisse auf sonst kritischen
Messobjekten.“
Dazu hat Mico-Epsilon den Aufbau der Triangulationssensoren mit Blue-Laser-Technik komplett neu gestaltet. „Die Sensoren
sind mit neuen High-end-Objektiven, einer intelligenten Lasersteuerung und Auswerte-Algorithmik ausgestattet. Lasersensoren mit
Blue-Laser sind die physikalische Weiterentwicklung der zahlreichen Lasersensoren auf dem Markt“, schwärmt Johann Salzberger
von der neuen Entwicklung. Anwendungen mit Prototypen-Tests
laufen noch unter „Geheimhaltungsstufe 1“, aber Automobilunternehmen sollen hier – wie so oft – die Vorreiter sein. Sie könnten
mit dem blauen Laser schwierige Montageaufgaben lösen.
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Leuchtende Gummibärchen
Wie der blaue Laser arbeitet, zeigt ein Beispiel aus der Lebensmitteltechnik. Wenn ein roter Laser über rote Gummibärchen scannt, leuchtet das
ganze Gummibärchen. Dieser Laser dringt tiefer ein und das Licht streut in
allen Richtungen. Dadurch erscheint die Kontur sehr verwaschen. Dasselbe
Experiment mit dem blauen Laser zeigt, dass der Messpunkt an der Oberfläche entsteht und eine klare Kontur des Gummibärchens sichtbar wird.
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