Wegmessung im Fokus

Ein neues optisches Sensorsystem erlaubt es, Wege und Abstände mit höchster Präzision sowohl gegen diffus reflektierende als auch gegen spiegelnde Oberflächen zu messen. Micro-Epsilon bietet diese neue Produktreihe unter der Serienbezeichnung optoNCDT 2400 an. Hinter diesem System verbirgt sich ein konfokales Messverfahren, das mit polychromatischem Licht (Weißlicht) arbeitet.

Dieses wird durch eine mehrlinsige Optik auf die Messobjektoberfläche fokussiert. Die Linsen sind so angeordnet, dass durch kontrollierte chromatische Abweichung das Licht in abstandsabhängige monochromatische Wellenlängen aufgeteilt wird. Durch eine werkseitige Kalibrierung wird jeder Wellenlänge ein bestimmter Abstandspunkt 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 als Lichtquelle eine Halogenlampe verwendet wird, findet die Laserschutzverordnung hier keine Anwendung, d. h. der Anwender muss keine Schutzvorkehrungen nach den Laserschutzklassen treffen.

Unterschiedlich ausgeprägte Material-Oberflächen haben keine negativen Auswirkungen auf die Messgenauigkeit. Durch einen winzig kleinen Messfleck werden höchste Auflösungen in allen Achsenrichtungen erzielt. Der Messpunktdurchmesser bleibt dabei bei variierenden Messabständen konstant. In der z-Achse (Messrichtung) können Abstandsänderungen bis zu 3 nm erfasst und ausgewertet werden. Das Sensorsystem eignet sich somit besonders für die dreidimensionelle Messung von Oberflächen. Der Strahlengang ist sehr kompakt und konzentrisch gehalten. Dadurch ist es möglich, auch in Bohrungen zu messen, da das von Triangulationssensoren bekannte Abschattungsproblem für die konfokale Messanordnung entfällt. Durch die hohe Messrate von 1000 Hz kann das Sensorsystem auch für dynamische Messaufgaben eingesetzt werden.

Das konfokale Messsystem optoNCDT 2400 besteht aus einem Controller und einem Sensor. Diese beiden Komponenten werden über ein bis zu 20 m langes Lichtleiterkabel verbunden. Die Messbereiche der Sensoren erstrecken sich von 80 µm bis 24 mm.

Neben der Abstandsmessung auf spiegelnde und auch transparente Oberflächen ist es möglich, von einer Seite die Dicke von transparenten Folien, Platten oder Schichten mit nur einem Sensor zu messen. Für diesen Zweck wird die Reflexion der Fokuspunkte auf der vorderen und hinteren Glasfläche ausgewertet. Ein breites Anwendungsfeld ist auch die dreidimensionale Oberflächentopografie von verschiedensten Werkstoffen.

Technische Leistungsmerkmale im Telegrammstil:

  • Messbereiche ab 80 µm bis zu 24 mm
  • Lichtfleckdurchmesser ab 7 µm
  • Linearität ab 0,08 µm
  • Auflösung ab 3 nm
  • Messrate bis 1000 Hz
  • Keine Laserschutzklasse