Optische und Laser-Technologien erlauben es, Geschwindigkeit und Länge eines bewegten Materials ohne jeden physischen Kontakt zu messen. Auf dieser Seite untersuchen wir aus technischer Sicht die Prinzipien, auf denen die optischen Geschwindigkeitsmesser und Encoder von ASTech beruhen: das Ortsfilter der Serie VLM500 und die optische Korrelation der Serie VLM60. Außerdem vergleichen wir diese Verfahren mit der Laser-Doppler-Anemometrie, die auf der Seite Doppler und optische Korrelation vertieft wird.
Ziel ist es, die technischen Kriterien dafür zu liefern, welches optische Prinzip sich je nach Geschwindigkeit, Genauigkeit und Oberflächenart empfiehlt. Diese Seite gehört zum Bereich Technologien; für reale Anwendungsfälle verweisen wir auf den Bereich Anwendungen und Lösungen.
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Das Prinzip der berührungslosen optischen Messung
Jede Oberfläche, auch eine scheinbar glatte, weist im mikroskopischen Maßstab eine Körnung auf, die Licht auf charakteristische Weise streut. Läuft das Material vorbei, wandert dieses Lichtmuster vor dem Sensor. Durch die Analyse der Musterbewegung lässt sich die Geschwindigkeit des Materials bestimmen und damit, durch Integration über die Zeit, seine Länge. Da kein Kontakt besteht, ist die Messung unempfindlich gegen Schlupf und Verschleiß und bleibt auch an heißen, dünnen oder empfindlichen Werkstoffen gültig.
Ortsfilter mit CCD-Sensor
Beim Verfahren des Ortsfilters wird das von der Oberfläche reflektierte Licht auf einen CCD-Sensor projiziert, der als optisches Gitter wirkt. Das Ergebnis ist ein Signal, dessen Frequenz proportional zur Geschwindigkeit des Materials ist. Es ist ein robustes und sehr genaues Prinzip, das sich für hohe Geschwindigkeiten eignet.
Die Serie VLM500 nutzt dieses Verfahren und erreicht Geschwindigkeiten bis 50 m/s (3.000 m/min im erweiterten Bereich) mit einer Unsicherheit unter 0,025 % im Nennabstand.
Optische Bildkorrelation
Beim Korrelationsverfahren nimmt ein Bildsensor aufeinanderfolgende Bilder der Oberfläche auf; durch deren Vergleich berechnet das Gerät den Weg des Materials in x- und y-Richtung und erkennt auch den Richtungswechsel. Da keine Mindestgeschwindigkeit erforderlich ist, ist die Messung bis 0 m/s gültig.
Auf diesem Prinzip beruht das VLM60, ein kompakter optischer Encoder, der als direkter Ersatz für Messräder konzipiert ist, mit inkrementellem TTL-Ausgang, kompatibel mit bestehenden Systemen.
LED-Licht statt Laser: Sicherheit und Stabilität
Ein Unterscheidungsmerkmal der ASTech-VLM-Geräte ist der Einsatz von weißer LED-Beleuchtung anstelle von Laserquellen. Laserschutzmaßnahmen sind daher nicht erforderlich, und der kohärente Speckle-Effekt wird vermieden. Wenn von industrieller optischer Geschwindigkeitsmessung die Rede ist, lohnt es sich allerdings, auch den Laser-Doppler-Ansatz zu kennen, den wir der technischen Vollständigkeit halber vorstellen.
Ortsfilter, Korrelation oder Doppler: wie man wählt
Kurz gefasst: Das Ortsfilter (VLM500) ist die Wahl für hohe Geschwindigkeit und hohe Genauigkeit; die Korrelation (VLM60) eignet sich ideal für niedrige Geschwindigkeiten, Anfahren/Anhalten und den Ersatz von Messrädern; die Laser-Doppler-Anemometrie kommt bei Labormessungen und in Sonderfällen zum Einsatz. Für einen ausführlichen Vergleich von Vorzügen und Grenzen lesen Sie weiter auf der Seite Doppler und optische Korrelation.
Technische Vorteile der optischen Lösungen von ASTech
- Berührungslose Messung an nahezu allen Werkstoffen
- Ortsfilter für Geschwindigkeiten bis 50 m/s und Unsicherheit < 0,025 % (VLM500)
- Optische Korrelation für die Messung bis 0 m/s (VLM60)
- Weiße LED-Beleuchtung, ohne Lasergefährdung
- Encoder-, Analog- und Feldbusausgänge für eine einfache Einbindung
Vertiefungen und Produkte
Die beschriebenen Technologien sind in den folgenden Produkten umgesetzt. Vollständige Daten und Zubehör finden Sie auf den jeweiligen Seiten.
Optische Geschwindigkeitsmesser VLM500
Geschwindigkeiten bis 50 m/s, Unsicherheit < 0,025 %, CCD-Ortsfilter.
Optischer Encoder VLM60
Ersatz für Messräder, Messung bis 0 m/s, Korrelationsverfahren.
Optische Geschwindigkeitsmesser und Encoder
Überblick über die Familie der berührungslosen optischen Geschwindigkeitsmesser und Encoder.
Häufige Fragen
Das Ortsfilter erzeugt ein Signal, dessen Frequenz proportional zur Geschwindigkeit ist — ideal für hohe Geschwindigkeiten und hohe Genauigkeit (VLM500). Die Korrelation vergleicht aufeinanderfolgende Bilder der Oberfläche und misst den Weg auch bei Geschwindigkeit null (VLM60).
Nein. Die Serie VLM nutzt weiße LED-Beleuchtung ohne Laser: Das entfällt Laserschutzanforderungen und den kohärenten Speckle-Effekt.
Für hohe Geschwindigkeiten bis 50 m/s und für höchste Präzision ist das Ortsfilter der Serie VLM500 die Wahl.
Das Korrelationsverfahren der Serie VLM60, das keine Mindestgeschwindigkeit hat und zuverlässig bis 0 m/s misst.
Ja. Die automatische Regelung von Belichtungszeit und Helligkeit ermöglicht die Messung an einer breiten Palette von Oberflächen, auch an glänzenden, dunklen oder kontrastwechselnden.
Arbeitsbereiche, Abstände und Messbereich
Ein praktischer Gesichtspunkt bei der Wahl eines optischen Geschwindigkeitsmessers ist der Arbeitsabstand, also der Abstand zwischen Gerät und Materialoberfläche. Die Serie VLM500 ist in Ausführungen mit einem Nennabstand von 185, 240 oder 330 mm und unterschiedlicher Toleranz erhältlich, um sich an mechanische Randbedingungen und an Materialbewegungen (Bahnflattern) anzupassen. Jeder Ausführung entspricht ein anderer Messbereich, von niedrigen Geschwindigkeiten bis 3.000 m/min im erweiterten Bereich. Das VLM60 arbeitet dagegen im Nahbereich von 100 mm, ideal für kompakte Einbausituationen.
Die richtige Wahl von Abstand und Messbereich stellt sicher, dass das Gerät in seinem optimalen Punkt arbeitet, an dem die Unsicherheit am geringsten ist. Aus diesem Grund ist in der Planungsphase nicht nur die Liniengeschwindigkeit zu berücksichtigen, sondern auch die Geometrie des Materialdurchlaufs.
Ausrichtung, Zubehör und Schutz
Für höchste Genauigkeit stehen den optischen Geräten eigene Zubehörteile zur Verfügung: Montageplatten und -winkel, Ausrichteinheiten, digitale und analoge Anzeigen sowie Schutzgehäuse mit Luftkühlung und Druckbeaufschlagung für besonders raue Umgebungen. Bei Staub, Dämpfen oder Strahlungswärme etwa hält ein druckbeaufschlagtes Gehäuse das optische Fenster sauber und die Messung über die Zeit stabil.
All diese Elemente machen die optischen Technologien nicht zu einem bloßen Sensor, sondern zu einer vollständigen Messlösung, die sich zuverlässig in bestehende Anlagen einbinden lässt.
Kontakte & Informationen
Kontakt für allgemeine Informationen: info@roder.it
Abteilung industrielle Bildverarbeitung von RODER: www.rodervision.com
Abteilung Instrumente RODER: www.innovacheck.com
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