Laser-Profilierung

Lasermesssysteme umfassen eine CMOS-Kamera und eine Laserlichtquelle. Das Funktionsprinzip basiert auf einem Laserstrahl, der auf die Oberfläche des zu messenden Zielmaterials projiziert wird. Dieser Strahl oder ein Teil davon wird dann auf einen Detektor reflektiert, wobei sich seine Position im Empfänger verschiebt, wenn sich seine Lage auf der Objektoberfläche ändert.

Die gesammelten Informationen werden dann verwendet, um Höhe, Breite, Fläche, Neigung und andere komplexe Oberflächenmerkmale zu messen. Das Know-how von Innerspec bei ZfP-Anwendungen im Metallsektor ermöglichte die Entwicklung spezieller Laser-Oberflächenprofilmesssysteme und Signalverarbeitungsalgorithmen zur Minimierung heller Oberflächenreflexionen bei unterschiedlichen Umgebungslichtverhältnissen. Diese Laser-Profiliersysteme sind ideal für eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen berührungslose Messungen entscheidend sind, um die Qualität von Oberflächen und Geometrien mit sehr engen Toleranzen unter industriellen Betriebsbedingungen sicherzustellen. Das 3D-Laser-Profiling basiert auf Triangulation und nutzt die eingebettete FPGA-Verarbeitung für die Hochgeschwindigkeitserfassung in industriellen Fertigungsprozessen.

Laser-Triangulation

Die Lasertriangulation ist eine neuartige Bildverarbeitungstechnik, die in 2D-Bildern erfasste Daten durch die Projektion eines Laserprofils auf die Materialoberfläche in 3D-Informationen umwandeln kann. Der von der Beleuchtungsquelle erzeugte Laserstrahl wird in einem Winkel mit dem Hochgeschwindigkeitskamerasensor eingestellt, der als α bezeichnet wird. Dieser Winkel wird für jede Anwendung auf der Grundlage der Anforderungen an die Genauigkeit und das Sichtfeld festgelegt und genau optimiert. α wird dann verwendet, um das erfasste Bild zu rekonstruieren, indem das 2D-Profil digitalisiert und in 3D-Daten mit zusätzlichen "Tiefen"-Informationen umgewandelt wird.

Laser-Profilierung
Laser-Profilierung


Laser-Beleuchtung

Die Inspektion metallisch glänzender und spiegelnder Oberflächen kann aufgrund von reflektierenden Oberflächen eine Herausforderung darstellen. Die Lasersensoren von Innerspec sind mit einem speziellen Filter und Signalverarbeitungsalgorithmen ausgestattet, so dass sie unempfindlich gegenüber stark emittierenden Objekten, wie z. B. glühenden Metallen, sind und hohe Wiederholraten unabhängig von den äußeren Lichtverhältnissen ermöglichen.

Abhängig von der Höhe der Laserstrahlung und der Wellenlänge können Laserprofilmesssysteme für Menschen schädlich sein. Daher müssen industrielle Laser-Oberflächenprofilmesssysteme niedrige Leistungspegel aufweisen oder die Laserexposition von Menschen muss durch andere Maßnahmen vermieden werden. Die Laser-Profilmesssysteme von Innerspec sind so konzipiert, dass eine Schädigung der Augen bei kurzzeitiger Einwirkung vermieden wird. Dennoch sollten Laserstrahlen nicht absichtlich mit bloßem Auge betrachtet werden. Laserschutzbrillen sind bei unseren Standard-Laser-Profiliersystemen in der Regel nicht erforderlich und stellen keine Gefahr für Haut- oder Materialverbrennungen dar.

Abstandsabstand (D)

Lasermesssysteme haben eine ideale Betriebsposition, die als Standoff-Distanz (D) bezeichnet wird. An diesem Ort ist die reflektierte Information im FOV (Field of view) des Detektors zentriert und der Laser befindet sich genau in seinem Brennpunkt. Der Abstand der Sensoren kann für jede Anwendung angepasst werden, je nach Genauigkeit, geometrischen Einschränkungen und der erforderlichen vertikalen Reichweite.

Laser-Messung: Abstandsmessung
Sicherheitsabstand


FPGA Bildverarbeitung

Durch die Verwendung von eingebetteten FPGAs für die Bildverarbeitung können die Lasermesssysteme die verschiedenen Aufgaben in der Datenerfassungskette mit sehr hohen Geschwindigkeiten von bis zu 4000 Profilen pro Sekunde ausführen, was eine Hochgeschwindigkeits-Materialprüfung ermöglicht. Der Messprozess mit unseren Laser-Profiling-Kameras umfasst die folgenden Schritte und kann kundenspezifisch angepasst werden, um spezifische Qualitätscodes zu erfüllen:

  • Genaue Erfassung von Oberflächenprofilen
  • Profilfilterung und Neuaufbau
  • Merkmalsextraktion und Identifizierung von Referenzpunkten
  • Auswahl von Zielmerkmalen und Konstruktion von Oberflächenmerkmalprofilen
  • Auswahl von Alarmtyp und -stufen

Wann und wie sollte das Laser Profiling eingesetzt werden?

  • Zur Durchführung von Laser-Oberflächenprofilmessungen bei hohen Geschwindigkeiten.
  • Zur Erkennung von Fehlern des Längstyps und der seitlichen Positionierung zwischen geschweißten Teilen.
  • Zur Sicherung der In-Ebene-Positionierung und der Fehlanpassungsebenen in geschweißten Platinen.
  • Wenn direkte Messungen von Oberflächenmerkmalen erforderlich sind.
  • Wenn ein direkter Kontakt mit dem Teil nicht machbar ist.
  • In Kombination mit anderen ZfP-Techniken zur Erhöhung der Prüfsicherheit.