Mehrdimensionale Geschwindigkeit

Die mehrdimensionale Geschwindigkeit beschreibt die Bewegung eines Materials entlang mehrerer Richtungen, typischerweise der x- und der y-Achse, mit Erkennung der Richtung der Bewegung. Sie ist eine wichtige Größe in Anwendungen, in denen sich das Material nicht nur vorwärts bewegt, sondern die Richtung wechseln oder quer verlaufende Bewegungsanteile aufweisen kann. Optische Geber nach dem Korrelationsverfahren messen diese Art von Geschwindigkeit berührungslos und bidirektional.

Diese Seite gehört zum Bereich Geschwindigkeit und Drehung in Bewegung der Prüftechnik und behandelt die Geschwindigkeitsmessung in mehreren Richtungen ausführlicher.

Was die mehrdimensionale Geschwindigkeit ist

Während die lineare Geschwindigkeit die Bewegung nur entlang einer Richtung betrachtet, berücksichtigt die mehrdimensionale Geschwindigkeit mehrere Komponenten der Bewegung. In vielen industriellen Anwendungen kann sich das Material sowohl in Vorschubrichtung (x) als auch in Querrichtung (y) bewegen oder die Laufrichtung umkehren. Beide Komponenten zu messen und den Richtungswechsel zu erkennen, erlaubt eine weitaus umfassendere Prozesskontrolle. Dazu ist jedoch ein Messprinzip erforderlich, das der Bewegung in zwei Dimensionen folgen kann.

Der VLM60 arbeitet nach dem Korrelationsverfahren: durch den Vergleich aufeinanderfolgender Bilder der Oberfläche bestimmt er die Verschiebung in x- und y-Richtung und erkennt den Richtungswechsel. Die Messung bleibt auch bei Geschwindigkeit null gültig, ohne Mindestgeschwindigkeit.

Bidirektionale Messung und Richtungserkennung

Die Richtungserkennung ist bei Materialbewegungen mit Vor- und Rückläufen oder mit Pendelbewegungen des Materials unverzichtbar. Ein Korrelationsgeber unterscheidet durch die Messung in x und y die Bewegungsrichtung und liefert auch dann einen korrekten Wert, wenn das Material die Laufrichtung umkehrt. Er eignet sich daher für Anwendungen der Positionierung, des Aufwickelns und komplexer Materialbewegung, in denen eine eindirektionale Messung mehrdeutige Ergebnisse liefern würde. In Anlauf- und Stoppphasen etwa verhindert die Fähigkeit, bis 0 m/s zu messen, Zählverluste.

Vorteile der mehrdimensionalen Messung

• Messung der Bewegung in x- und y-Richtung
• Erkennung der Richtung und des Richtungswechsels
• Messung bis 0 m/s, ohne Mindestgeschwindigkeit
• Berührungslos: kein Verschleiß und kein Schlupf
• Direkter Ersatz für Messräder und Drehgeber

Vertiefungen und Produkte

Das Korrelationsprinzip, das der mehrdimensionalen Messung zugrunde liegt, ist auf der Seite Doppler und optische Korrelation ausführlich beschrieben. Für die weiteren Formen der Geschwindigkeit verweisen wir auf Oberflächen- und Lineargeschwindigkeit und auf Materialgeschwindigkeit und -länge; für die praktischen Fälle auf Anwendungen und Lösungen.

Anwendungen der Messung in mehreren Richtungen

Die mehrdimensionale Messung ist in allen Situationen nützlich, in denen sich das Material nicht einfach in gerader Linie vorwärts bewegt. Zu den Beispielen gehören Materialbewegungen mit Laufrichtungsumkehr, die Präzisionspositionierung, das Aufwickeln mit Querbewegung und die Messung an Oberflächen, die pendeln können. In diesen Fällen erlaubt die Kenntnis der x- und y-Komponenten der Bewegung und ihrer Richtung eine genaue Kontrolle, die eine eindirektionale Messung nicht gewährleisten könnte.

Optische Korrelation und Robustheit

Das Korrelationsverfahren vergleicht aufeinanderfolgende Bilder der Oberfläche und berechnet deren Verschiebung; es ist von Natur aus bidirektional und verträgt Oberflächen mit wechselndem Kontrast gut. Da es eine LED-Beleuchtung mit weißem Licht nutzt, erfordert es nicht die für Lasersysteme typischen Sicherheitsvorkehrungen und verringert den Speckle-Effekt. Es bietet daher eine hervorragende Verbindung von Genauigkeit und Robustheit unter den realen Bedingungen der Fabrik, wo Schwingungen und Oberflächenschwankungen die Regel sind.

Integration und Ersatz von Gebern

Der VLM60 stellt für jede Bewegungsrichtung einen Inkrementalgeberausgang bereit, der mit vorhandenen Zählsystemen kompatibel ist, sowie optional eine Feldbusschnittstelle. Damit kann er Messräder und Drehgeber unmittelbar ersetzen, auch in mehrdimensionalen Anwendungen, ohne eine Neuauslegung der Steuerung zu erfordern. Der technische Support von RODER hilft, die für die jeweilige Anwendung am besten geeignete Konfiguration festzulegen.

Geschwindigkeit null und Richtungswechsel

Viele komplexe Materialbewegungen umfassen Phasen des Anhaltens, des Wiederanfahrens und der Umkehr. In diesen Fällen ist die Fähigkeit entscheidend, bis 0 m/s zu messen und die Bewegungsrichtung zu erkennen: sie verhindert Zählverluste und liefert auch dann einen korrekten Wert, wenn das Material stillsteht oder die Richtung wechselt. Eine eindirektionale Messung würde dagegen den Vorlauf nicht vom Rücklauf unterscheiden und Fehler bei der Zählung von Position oder Länge erzeugen.

Oberflächen und Umgebung

Das Korrelationsverfahren verträgt Oberflächen mit wechselndem Kontrast und bleibt dank der LED-Beleuchtung auch bei Reflexionen oder Ungleichmäßigkeiten stabil. Mit Schutzart IP 65 und kompakten Abmessungen lässt sich der optische Geber leicht in Anlagen mit begrenztem Platz integrieren, hält die Leistung über die Zeit konstant und verringert den Instandhaltungsaufwand gegenüber berührenden Lösungen.

Konfiguration und Support

Die Festlegung des Arbeitsabstands, der Montage und etwaiger Zubehörteile richtet sich nach der jeweiligen mehrdimensionalen Anwendung. Der technische Support von RODER begleitet den Kunden bei der Auswahl und der Integration, damit die bidirektionale Messung und die Richtungserkennung optimal genutzt werden, sei es beim Ersatz vorhandener Geber oder in neuen Anlagen für Positionierung und Materialbewegung.

Mehrdimensionale Messung und fortgeschrittene Automatisierung

In Automatisierungszellen und Positioniersystemen liefert die Messung der Bewegung in x und y mit Richtungserkennung eine wertvolle Referenz für die Regelung. Zusammen mit der Messung bis 0 m/s erlaubt sie, Anlauf-, Stopp- und Umkehrphasen genau zu führen, und trägt so zu einer genauen Prozesskontrolle und einer verlässlichen Produktionsdokumentation bei — Anforderungen, die die vernetzte Industrie immer häufiger stellt.

Häufige Fragen