Dickenmessung von Blechen, Folien und Platten

Auch bei der Herstellung und Verarbeitung von Folien, Blechen oder Platten ist die Dicke eine wesentliche Prozessgröße. Sie dient unter anderem dazu, Walz- oder Beschichtungsprozesse zu regeln. Ebenso kann die Dickenmessung als Inline- oder Offline-Eingangskontrolle eingesetzt werden, um fehlerhafte Materialstärken frühzeitig zu erkennen, bevor das Material weiterverarbeitet wird.

Je nach Präzisionsanforderung kann die Messung einseitig oder beidseitig erfolgen. Eine einseitige berührungslose Messung setzt voraus, dass das Objekt stabil aufliegt oder geführt wird. Bei Höhenschlag, Welligkeit oder besonders hohen Genauigkeitsanforderungen empfiehlt sich eine beidseitige Messung. Dabei erfassen zwei Sensoren von gegenüberliegenden Seiten an derselben Stelle jeweils den Abstand zum Objekt. Aus der Differenz der beiden Messwerte ergibt sich die höhenschlagkompensierte Dicke.

Für solche Anwendungen kommen je nach Material und Genauigkeitsanforderung Ultraschall- oder optische Sensoren infrage. Optische Laser-Distanzsensoren wie die Baumer OM60-Serie eignen sich insbesondere dann, wenn sehr geringe Dickenabweichungen erfasst werden müssen. Wichtig ist dabei eine hohe Unabhängigkeit gegenüber Glanz, Struktur und Unregelmäßigkeiten der Oberfläche – etwa bei Holz, Metall oder Gummi.

Time-of-Flight für größere Reichweiten

Während Laser-Distanzsensoren vor allem bei kurzen Distanzen und hoher Präzision überzeugen, sind Time-of-Flight-Sensoren besonders stark bei größeren Messbereichen. Sie messen die Laufzeit des ausgesendeten Lichts bis zur Rückkehr des reflektierten Signals und eignen sich daher für Distanzen von mehreren Metern.

Typische Einsatzbereiche finden sich in der Intralogistik, etwa bei Fördertechnik, Hochregallagern, automatisierten Transportsystemen, AGV und AMR. Dort übernehmen ToF-Sensoren Aufgaben wie Anwesenheitsprüfung, Lückenmessung, Distanzregelung oder Kollisionsvermeidung. Auch bei Paletten- oder Container-Shuttles helfen sie, Abstände zuverlässig zu erfassen und den verfügbaren Raum optimal zu nutzen.

Weitere Anwendungen liegen im Handling von Solarpanelen oder in der Halbleiterindustrie. Dort müssen Objekte mit schwierigen optischen Eigenschaften, beispielsweise lichtabsorbierende Solarzellen, Wafer oder Grafitträger, zuverlässig erkannt und positioniert werden.

Kompakte Sensorik für Shuttles

Ein praxisnahes Beispiel ist die Fachbelegtkontrolle in Intralogistik-Shuttles. Hier sind große Messbereiche bis etwa 2,5 m gefragt, gleichzeitig steht nur sehr wenig Einbauraum zur Verfügung. Kompakte Time-of-Flight-Sensoren wie der Baumer OT200 oder Sensoren der OT-Serie sind für solche Anwendungen ausgelegt. Ihr kleiner Formfaktor erleichtert die Integration in beengte Maschinen- und Fahrzeugbereiche.

In Shuttles ist die Einbausituation häufig nicht ideal. Sensoren messen nicht immer senkrecht auf das Objekt, sondern teilweise unter ungünstigen Winkeln. Daher ist eine hohe Winkeltoleranz erforderlich. Hinzu kommt, dass Container, Kisten oder Ladungsträger unterschiedliche Farben, Formen und Oberflächen aufweisen können. Empfindliche, rauscharme Empfänger, eine angepasste Optik, leistungsfähige Signalverarbeitung und geeignete Algorithmen tragen dazu bei, auch unter solchen Bedingungen stabile Messergebnisse zu erzielen (Bild 4).

Die passende Technologie auswählen

Welche Sensortechnologie die richtige ist, hängt stark von der jeweiligen Anwendung ab. Laser-Distanzsensoren sind die erste Wahl, wenn kurze Distanzen mit sehr hoher Genauigkeit erfasst werden müssen. Sie liefern präzise Messwerte im Mikrometerbereich und eignen sich für Positionier-, Dosier- und Qualitätsprüfaufgaben.

Time-of-Flight-Sensoren spielen ihre Stärken dagegen bei größeren Reichweiten aus. Sie eignen sich für Anwendungen, in denen robuste Abstandsinformationen über mehrere Meter benötigt werden, etwa in der Fördertechnik, bei fahrerlosen Transportsystemen oder in Shuttlesystemen.

Bei der Auswahl sollten Konstrukteure und Anwender insbesondere folgende Fragen berücksichtigen: Welches Material und welche Oberfläche sollen erfasst werden? Wie groß sind Messbereich und Abstand zum Objekt? Welche Präzision wird benötigt? Welche Reaktionszeit ist erforderlich? Wie viel Bauraum steht zur Verfügung? Und welche Umgebungsbedingungen wie Staub, Wasser, Temperatur oder Verschmutzung müssen berücksichtigt werden?

Fazit

Optische Distanzsensoren haben sich in der industriellen Automatisierung als Schlüsseltechnologie etabliert. Laser-Distanzsensoren ermöglichen hochpräzise Messungen auf kurzen Distanzen und eignen sich besonders für Positionier-, Dosier- und Prüfaufgaben. Time-of-Flight-Sensoren überzeugen bei größeren Reichweiten und robusten Abstandsmessungen, etwa in der Intralogistik.

Moderne Sensoren kompensieren viele Herausforderungen industrieller Anwendungen durch ausgefeilte Optik, leistungsfähige Signalverarbeitung, robuste Bauweise und intelligente Diagnosefunktionen. Damit bieten sie Konstrukteuren und Anwendern eine zuverlässige Grundlage für präzise, dynamische und wartungsarme Automatisierungslösungen.

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Literatur

1. Laserdistanz-Sensoren von Baumer: www.baumer.com/a/distance-measurement