Mehr Präzision. scanCONTROL 2D/3D Laser-Scanner (Laser-Profil-Sensoren)

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scanCONTROL Laser-Scanner für präzise Profilerfassung und Auswertung

Inhaltsübersicht Messprinzip

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Modellübersicht

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Besonderheiten

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Anwendungsbeispiele

8-9

scanCONTROL 26x0

10 - 19

scanCONTROL 27x0

20 - 29

scanCONTROL 28x0

30 - 39

scanCONTROL 29x0

40 - 49

Software Configuration Tools

50 - 51

Software 3D-View

52 - 53

Software Integration

54 - 55

Messprinzip Laser-Linien-Triangulation

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Sensor-Matrix Empfangsoptik

Linienoptik Messbereich z-Achse (Profilhöhe)

Messbereich x-Achse (Profilbreite)

Was ist scanCONTROL? Die Laser-Scanner aus der Serie scanCONTROL erfassen, messen und bewerten Profile auf unterschiedlichsten Objektoberflächen. Micro-Epsilon bietet mit scanCONTROL vom vorkonfigurierten Sensor bis zum komplexen Messsystem alles aus einer Hand. Das Messprinzip Laser-Scanner - oftmals auch als Profilsensoren bezeichnet - nutzen das Triangulationsprinzip zur zweidimensionalen Profil-Erfassung auf unterschiedlichsten Objektoberflächen. Über eine Spezialoptik wird ein Laserstrahl zu einer statischen Laserlinie aufgeweitet und auf die Messobjektoberfläche projiziert. Die Empfangsoptik bildet das diffus reflektierte Licht dieser Laserlinie auf einer hochempfindlichen Sensormatrix ab. Der Controller berechnet aus diesem Matrixbild neben den Abstandsinformationen (z-Achse) auch die Position entlang der Laserlinie (x-Achse). Diese Messwerte werden dann in einem sensorfesten, zweidimensionalen Koordinatensystem ausgegeben. Bei bewegten Objekten oder bei Traversierung des Sensors können somit auch 3D-Messwerte ermittelt werden.

Laserlinie Projektion einer Laserlinie auf die Messobjektoberfläche

Sensor-Matrix (Pixel) Das diffus reflektierte Licht der Laserlinie wird auf der hochwertigen Sensor-Matrix abgebildet

Kalibrierte x/z - Messpunkte Berechnung der Abstandskoordinate z und der tatsächlichen Position x entlang der Laserlinie für jeden Messpunkt

Die scanCONTROL Reihe ist in drei Klassen verfügbar: Kompakte Laser-Scanner für kalibrierte Profile Jeder scanCONTROL Sensor erzeugt in erster Linie ein Profil aus kalibrierten Punkten. Die COMPACT Sensoren übertragen diese Profile schnell und zuverlässig in Applikationssoftware. Der Controller ist mit integriert im kompakten Sensorgehäuse. Zur Einbindung in die kundeneigene Applikationssoftware stehen verschiedene Programmierschnittstellen zur Verfügung. Die Profilübertragung erfolgt über die standardisierten Schnittstellen FireWire oder Ethernet.

Schnelle Laser-Scanner für kalibrierte Profile Die Sensoren scanCONTROL 2800 und 2x50 werden gewählt, wenn das Profil sehr schnell erfasst und in die Applikationssoftware übertragen werden soll. Die Geschwindigkeit der Profilerfassung spielt nicht nur bei hohen Objektgeschwindigkeiten eine Rolle (z.B. Bandmaterial), sondern auch bei Oberflächenscans. Zur Einbindung in die kundeneigene Applikationssoftware stehen verschiedene Programmierschnittstellen zur Verfügung. Die Profilübertragung erfolgt über die Schnittstellen FireWire oder Ethernet.

Laser-Scanner zur bewerteten Profilausgabe Liegt der Fokus auf einem speziellen Messwert aus einem ausgewerteten Einzelprofil, z.B. Breite und Höhe einer Kleberaupe, bieten sich die Smart Sensoren an. Mit der Software Configuration Tools werden die Smart Sensoren einfach auf die Messaufgabe vorkonfiguriert. Die Konfigurationsdatei kann auf dem Controller gespeichert werden. Die konfigurierten Smart Sensoren laufen im StandaloneBetrieb und liefern Messwerte und Schaltsignale z.B. an eine SPS.

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scanCONTROL 26x0 Perfekt für die Automation - integrierter Controller Messbereich 25 mm

COMPACT

Messbereich 50 mm

scanCONTROL 2600-25

HIGHSPEED scanCONTROL 2650-25

COMPACT

scanCONTROL 2600-50

HIGHSPEED scanCONTROL 2650-50

Messbereich 100 mm

COMPACT

scanCONTROL 2600-100

HIGHSPEED scanCONTROL 2650-100

SMART

scanCONTROL 2610-25

SMART

scanCONTROL 2610-50

SMART

scanCONTROL 2610-100

Seite

12 - 13

Seite

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Seite

16 - 17

scanCONTROL 27x0 Kompakt bei großem Grundabstand - integrierter Controller Messbereich 25 mm

COMPACT

Messbereich 50 mm

scanCONTROL 2700-25

COMPACT

scanCONTROL 2700-50

Messbereich 100 mm

COMPACT

scanCONTROL 2700-100

HIGHSPEED scanCONTROL 2750-25

HIGHSPEED scanCONTROL 2750-50

HIGHSPEED scanCONTROL 2750-100

SMART

scanCONTROL 2710-25

SMART

scanCONTROL 2710-50

SMART

scanCONTROL 2710-100

Seite

22 - 23

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26 - 27

scanCONTROL 28x0 Für präzise Anwendungen - externer Controller Messbereich 10 mm

Messbereich 25 mm

Messbereich 100 mm

HIGHSPEED scanCONTROL 2800-10

HIGHSPEED scanCONTROL 2800-25

HIGHSPEED scanCONTROL 2800-100

SMART

scanCONTROL 2810-10

SMART

scanCONTROL 2810-25

SMART

scanCONTROL 2810-100

Seite

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scanCONTROL 29x0 High End Automationsscanner - integrierter Controller Messbereich 25 mm

COMPACT

scanCONTROL 2900-25

Messbereich 50 mm

COMPACT

scanCONTROL 2900-50

Messbereich 100 mm

COMPACT

scanCONTROL 2900-100

HIGHSPEED scanCONTROL 2950-25

HIGHSPEED scanCONTROL 2950-50

HIGHSPEED scanCONTROL 2950-100

SMART

scanCONTROL 2910-25

SMART

scanCONTROL 2910-50

SMART

scanCONTROL 2910-100

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Vorteile und Besonderheiten Konzipiert für industrielle Anwendung Sensoren der Produktgruppe scanCONTROL sind für industrielle Anwendungen konzipiert. Aufgrund ihrer Bauform und technischen Ausstattung erreichen sie präzise Messergebnisse auch in schwierigen Umgebungen. Jede Baureihe ist in mehreren Messbereichen verfügbar und deckt somit nahezu alle gängigen Messabstände ab. Einsatz am Roboter Für viele Messaufgaben, z.B. Positionierung, Nachführung oder 3D-Vermessung, ist der Einsatz am Roboter notwendig. Für diese Zwecke stehen dauerflexible und robotertaugliche Kabel mit hoher Torsion zur Verfügung.

Eine hohe Auflösung ist besonders bei kleinen Bauteilen, wie z.B. IC-Pins, entscheidend Leistungssteigerung durch variable Messfeldeinstellung Je nach Anwendung kann durch variable Messfeldeinstellung bei scanCONTROL entweder die Datenverarbeitungsrate oder die Pixelauflösung (x- oder z-Achse) weiter gesteigert werden. Neben Verarbeitungsrate und Anzahl der auszulesenden Messpunkte sind Höhe und Breite des Messfeldes einstellbar: z.B. 512 Pixel über einen schmalen Mess-Streifen (für Kantendetektion) oder 256 Punkte über einen breiten Streifen für Hochgeschwindigkeits-Applikationen (z.B. Oberflächenmessungen). Insgesamt stehen 128 vordefinierte Messfelder zur freien Auswahl. Laserklasse 2M In der Standardausführung verwendet scanCONTROL die Laserklasse 2M (sichtbarer, roter Halbleiterlaser, erfordert keine besonderen Schutzmaßnahmen). Laserklasse 3B Für die Messung gegen schwach reflektierende Oberflächen, wie z.B. schwarzem Gummi, sind scanCONTROL Sensoren optional mit Laserklasse 3B erhältlich (erfordert besondere Schutzmaßnahmen).

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Einstellbare Profilfilterfunktionen Um für jeden Anwendungsfall optimale Ergebnisse zu erreichen, stehen Median- und AverageFilter zur Verfügung. Diese Filter werden direkt im Controller auf die Profile angewendet. Zusätzlich kann das Profil auch äquidistant abgetastet werden, um die Profildaten für spätere Verwendung optimal vorzubereiten. Es können bis zu 8 Messwerte gleichzeitig gefiltert und ausgegeben werden.

Ungefiltertes Profil

Profil mit Median-Filter

Profil mit Average-Filter

Zähler für die optimierte 3D Messung Bei den Sensoren, die zur Profilübertragung verwendet werden, kann auch ein Encodereingang verwendet werden. Dadurch wird die genaue Zuordnung eines Profils anhand des Zählerstandes in einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt ermöglicht.

Optimale Einbindung dank standardisierter Schnittstellen Die scanCONTROL Compact- und Highspeed Sensoren nutzen zur Profilübertragung folgende Schnittstellen: - Firewire: IEEE 1394 Bus Digital Camera Specification Version 1.30 - Ethernet: GigE Vision

Kalibrierte Messwerte Im Gegensatz zu Systemen, die nur eine Kamera und eine Laserlinie kombinieren, liefern die scanCONTROL Sensoren keine Pixelwerte sondern Messwerte mit kalibrierten Koordinaten. Zur Dokumentation dieser Leistungsfähigkeit wird jeder Sensor mit einem individuellen Kalibrierprotokoll ausgestattet. Dieses Dokument ist im Lieferumfang enthalten und dient als Nachweis für die erreichte Präzision.

Trigger zur präzisen Zuordnung von Messwerten scanCONTROL Sensoren haben die Möglichkeit, jede Einzelmessung extern zu triggern. Dadurch lässt sich die Datenrate optimieren und die Messung zu einem bestimmten Zeitpunkt auslösen. Dies ist besonders von Vorteil, wenn mehrere Systeme synchron betrieben werden. In Kombination mit der kompakten Bauweise und der einfachen Verkabelung ist scanCONTROL bestens geeignet, um MultiScanneranwendungen für verschiedenste Aufgaben zu lösen.

Auto - Belichtung Eine Herausforderung bei optischen Messungen ist die Adaption an wechselnde Oberflächen von verschiedenen Produkttypen bei gleichbleibender Messaufgabe (z.B. verschiedene Lackierungen bei Spaltmessung an KFZ). Hierfür bieten scanCONTROL Sensoren die Möglichkeit einer Auto-Belichtung. Diese Einstellung wählt für jede Oberflächenfarbe die optimale Belichtungszeit, um bestmögliche Messungen zu erreichen.

Die Auto-Belichtung ist für Messungen mit wechselnden Oberflächen von Vorteil

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scanCONTROL: Applikationen und Anwendungen

Sensor, Lösung und System aus einer Hand Micro-Epsilon besitzt nicht nur langjährige Erfahrung bei der Einbindung von hochperformanten Laser-Linien-Sensoren bei Endkunden, sondern liefert auch Komplettsysteme aus einer Hand.

Ein für die Reifenindustrie entwickelter Prüfstand visualisiert die Reifenoberfläche, erkennt zuverlässig Beulen und Einschnürungen, blendet Buchstaben aus, ermöglicht das Filtern von Daten, stellt laterale und radiale Unwucht fest, führt eine Schwingungskontrolle durch, überprüft die Reifengröße und vergleicht den Grad eines Defekts mit einer Sollwerttabelle.

Ein Messsystem, das zur Geometrieprüfung von Bricks konzipiert wurde, misst mit mehreren Laser-Linienscannern völlig automatisch die Seitenlängen, Phasenlängen, Winkel, Diagonalflächen und die Planarität der Seitenflächen. Die Anlage kalibriert sich selbstständig auf die eingelegte Brickgröße. Abweichungen von der Sollgeometrie werden sicher erkannt und können markiert werden. Die Ergebnisse sind im Gegensatz zu einer manuellen Prüfung sehr gut reproduzierbar und prozessierbar.

Zur Erfassung des Kleberaupenauftrags werden scanCONTROL SMART Sensoren eingesetzt, um die vorgegebene Höhe und Breite des Kleberauftrags im Prozess zu überwachen. Die Laserscanner werden dabei von der Anlagensteuerung angesteuert und liefern laufend IO/NIO-Werte. Da der Kleberauftrag durch Lateralbewegungen der Scheibe und durch Drehbewegungen der Düse aufgebracht wird, führt der Sensor die entsprechenden Drehbewegungen mit aus. Bei Abweichung wird ein Signal ausgelöst und der Kleberaupenauftrag manuell nachbearbeitet.

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Nachführung eines Schweißkopfes

Kantennachführung am Roboter

V-Nahtmessung an Rohren

Spaltmessung an Fahrzeugkarossen

Profilmessung an der Bremsscheibe

Messung des Schweißnaht-Profils

Kantenposition von Bandmaterial (z.B. Gummi, Metall)

Abstandsmessung an der Mittelkonsole

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Technische Details und Varianten

Besonders kompakt Bei der Konstruktion der scanCONTROL 26x0 Baureihe wurde besonders auf eine minimale Baugröße bei geringem Gewicht geachtet. Über alle Messbereiche findet die identische Baugröße Verwendung. Sämtliche Elektronik wurde in das Gehäuse integriert. Dadurch erleichtert sich der Verkabelungsaufwand, die mechanische Integration und der Einsatz bei automatisierten Aufgaben am Roboter.

Power over Ethernet

2600 / 2650 / 2610

- Messbereiche z-Achse bis 265 mm - Messbereiche x-Achse bis 143,5 mm - Messgeschwindigkeit bis zu 4000 Hz - Messrate bis zu 2.560.000 Punkte/sec - Referenzauflösung z-Achse ab 2 μm - Auflösung x-Achse bis zu 640 Punkte

Bei Bedarf können die Scanner über Ethernet mit Spannung versorgt werden. Wird Industrial Ethernet als Datenausgang genutzt, bleibt nur eine Verkabelung zum Sensor übrig. So einfach war es noch nie einen Scanner zu verkabeln.

Multifunktionsschnittstelle

scanCONTROL 2600

Die Multifunktionsbuchse kann parallel zur Spannungsversorgung als Datenausgang, zur Umschaltung von Parametersätzen, als Triggereingang oder zur Synchronisation mehrerer Scanner verwendet werden. Mit dieser Buchse wird der Scanner sehr flexibel in der Anwendung.

Die Sensoren scanCONTROL 2600 sind ideal geeignet für statische und dynamische Messaufgaben. Die kompakten Sensoren liefern eine Profilfrequenz von 200 Hz und 128.000 Messpunkte/Sekunde.

scanCONTROL 2650 Direkt in SPS integrierbar Mit Hilfe des Modbus-Protokolls sind die Scanner der 26x0 Baureihe direkt in eine gängige SPS integrierbar. Sowohl über Ethernet als auch über die RS422-Schnittstelle wird das Modbus-Protokoll unterstützt.

Die Sensoren scanCONTROL 2650 bieten alles für fortgeschrittene Hochgeschwindigkeits- und 3D-Anwendungen. Mit diesen Sensoren sind bis zu 2.560.000 Punkte/Sekunde mit einer Profilfrequenz von 4.000 Hz möglich.

Multi-Scanneranwendungen

scanCONTROL 2610

scanCONTROL 26x0 bietet durch die Multifunktionsbuchse die Möglichkeit, mehrere Systeme synchron zu betreiben. Müssen sich dabei die Laserlinien überlappen, verfügen die Sensoren über eine spezielle Synchronierungsmöglichkeit. Dieser „180° Phase Shift“ Modus bewirkt eine automatische wechselseitige Laserabschaltung. Dabei wird der Laserstrahl des einen Sensors für den Bruchteil einer Sekunde abgeschaltet, während der andere Sensor misst. Dies geschieht automatisch und hat keinen Einfluss auf die Messfrequenz.

Die Smart Ausführung scanCONTROL 2610 bietet eine Plug&Play Lösung im integrierten Controller für einfache Messaufgaben. Der Sensoraufbau ist identisch mit den Serien 2600 und 2650.

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Profilübertragung Compact und HIGHSPEED scanCONTROL 2600 und 2650 wird zur Übermittlung kalibrierter Profile für die externe Datenaufbereitung eingesetzt, z.B. in einem PC. Über die Ethernet-Schnittstelle kann der Sensor über einen PC aus einer Applikation heraus parametriert werden. Über die gleiche Schnittstelle werden auch die Profilinformationen übertragen. Details zur Softwareschnittstelle finden Sie im Kapitel „Integration von scanCONTROL in Applikationssoftware“. Die Multifunktionsbuchse ist nutzbar zur Spannungsversorgung, Triggerung, Encoderwertübergabe, Synchronisation, Mode-Umschaltung und Sensorsteuerung. Multifunktionsbuchse

scanCONTROL 2600-25

scanCONTROL 2650-25

scanCONTROL 2600-50

scanCONTROL 2650-50

scanCONTROL 2600-100

scanCONTROL 2650-100

Lieferumfang: Sensor, Multifunktionskabel PC2600/2900-5, Demo-CD, SDK, Sensorabnahmeprotokoll, Montageanleitung

Ethernet (GigE Vision) Profilübertragung Sensorparametrierung

Versorgungsspannung Triggerung Encoder Synchronisation Mode-Umschaltung Sensorsteuerung

Messwertübertragung Smart Die Smart Ausführung scanCONTROL 2610 bietet eine Plug&Play Lösung im integrierten Controller für einfache Messaufgaben wie Stufen-, Winkel-, Naht- und Nutprüfung. Der Sensor wird mittels scanCONTROL Configuration Tools über einen PC parametriert. Die Parametrierung wird auf dem integrierten Controller gespeichert. Der Sensor kann somit ohne PC im Standalone-Betrieb arbeiten. Neben der Messwertausgabe via Ethernet (Modbus TCP-Protokoll) und über die RS422-Schnittstelle (Modbus RTU-Protokoll oder ASCII-Format) können auch zusätzlich Schaltsignale und analoge Messwerte ausgegeben werden. Dazu dient eine Output Unit, mit deren Hilfe die ermittelten Messsignale in Schalt- oder Analogsignale gewandelt werden. Die Multifunktionsbuchse ist nutzbar zur Spannungsversorgung, Triggerung, Synchronisation, Mode-Umschaltung, Sensorsteuerung und Messwertausgabe über RS422. Multifunktionsbuchse

scanCONTROL 2610-25 scanCONTROL 2610-50 scanCONTROL 2610-100 Lieferumfang: Sensor, Multifunktionskabel PC2600/2900-5, CD Configuration Tools, Sensorabnahmeprotokoll, Montageanleitung

Sensorparametrierung Ethernet (GigE-Vision)

1

ON

ON

1 2 3 4 5 6 7 8

Output Unit 8

13 14 ETHERNET

24V X3 0V

LINK 1 ACT LINK 2 ACT MS

A

13 14

Ñ

C

B

D

+

13 14 A

C

B

D

A1 A2

A1 A2

A

C

B

D

Analoge Messwerte

NS

0: WBM 255: DHCP

I/O

+

+

A3 A4

M M

-

7 5 0 -3 5 2

Versorgungsspannung Triggerung Synchronisation Mode-Umschaltung Sensorsteuerung

-

A5 A6

A3 A4

+ -

A7 A8

M

750-626

750-536

750-555

X 1

X 2

Digitalausgang

M

750-600

Messwerte (Modbus TCP)

Messwerte (Modbus RTU oder ASCII Format)

scanCONTROL 2600-25 / 2650-25 / 2610-25 30°

empfohlener Anschlagpunkt

27,

empfohlener Anschlagpunkt

5

96 89

85,75 79 75,5

M5

10 5.2 x 90° (beidseits)

9 3 0

,1 +0 0

4H,17 3

0 29,3 29,1 25 23,4 23,2

MB erw. >= 53 53,5MBA = GA 66 MBM = RA

Z

Z

32,5 33

0 0,5

46,9

64,1 71,5 75

(12,9°) 10 7 0

12

78,5MBE MB erw. = 65 70 MBA = GA

95 MBM = RA

120MBE MB erw. = 125

190

MBA = GA

240

MBM = RA

290

MBE

MB erw. = 53 53,5MBA = GA 66 MBM = RA

Z

Z

32,5 33

0 0,5

46,9

64,1 71,5 75

(12,9°) 10 7 0

42

78,5MBE MB erw. = 65 70 MBA = GA

95 MBM = RA

120MBE MB erw. = 125

190

MBA = GA

240

MBM = RA

290

MBE

MB erw.