Die optische Stroboskopie ist ein berührungsloses Mess- und Prüfverfahren: Wird ein bewegtes Objekt mit Lichtblitzen einstellbarer Frequenz beleuchtet, erscheint es stillstehend oder verlangsamt, sodass seine Drehzahl gemessen und seine Details geprüft werden können.
- Stroboskopeffekt: bewegtes Objekt, das stillzustehen scheint
- Berührungslose Drehzahlmessung: kein Verschleiß, keine Spuren
- Einstellbare Frequenz: FPM und Hz, weiter Bereich
- LED- oder Xenonlampe: lange Lebensdauer oder intensiver Blitz
- Phasenverzögerung: Analyse an jedem Punkt des Zyklus
- Blitzdauer: schärfere Bilder
- Synchronisation: Eingang für externen Sensor
Die Stroboskopie nutzt die Trägheit des Auges: Wird ein rotierendes oder oszillierendes Teil mit sehr kurzen, wiederholten Lichtblitzen beleuchtet, nimmt das Auge eine Folge „eingefrorener“ Bilder wahr. Stimmt die Blitzfrequenz mit der Drehfrequenz des Objekts (oder mit einem ihrer Teiler) überein, beleuchtet jeder Blitz das Objekt stets in derselben Position, und es erscheint stillstehend. Durch Feineinstellung der Frequenz lässt sich die Bewegung verlangsamt vorwärts oder rückwärts darstellen.
Da die Messung rein optisch und berührungslos erfolgt, verursacht sie weder Reibung noch Verschleiß, hinterlässt keine Spuren auf der Oberfläche und erfordert keinen Maschinenstillstand; sie ist damit ideal für die Prozesskontrolle und die vorausschauende Instandhaltung. RODER bietet die Technologie mit dem Programm der Shimpo-Stroboskope mit LED und Xenon an.
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Was ist der Stroboskopeffekt
Der Stroboskopeffekt beruht auf dem Verhältnis zwischen der Blitzfrequenz und der Frequenz der Bewegung. Sind beide Frequenzen gleich, wird das Objekt stets in derselben Phase seines Zyklus beleuchtet und erscheint unbewegt. Ist die Blitzfrequenz ein genaues Vielfaches oder ein genauer Teiler der Drehfrequenz, sieht man mehrere gleichmäßig verteilte Bilder oder ein einziges stehendes Bild. Die Frequenz wird in Blitzen pro Minute (FPM) oder in Hertz (Hz) angegeben; die Shimpo-Stroboskope decken sehr weite Bereiche ab, von 30–60 bis 120.000 FPM bei den LED-Modellen.
Wie die Drehzahl (U/min) gemessen wird
Zur Messung der Drehzahl eines rotierenden Teils wird die Blitzfrequenz schrittweise erhöht, bis ein einzelnes stehendes Bild entsteht. Wichtig ist zu prüfen, dass man sich nicht auf einem Teiler befindet: Bei halber Frequenz kann das Bild je nach Symmetrie des Objekts beispielsweise ebenfalls stillstehend erscheinen. Ist die Frequenz gefunden, die dem ersten eindeutigen stehenden Bild entspricht, entspricht der Messwert in FPM der Drehzahl in Umdrehungen pro Minute. Die Funktionen ×2 / ÷2 und die Feinabstimmung +/− der Shimpo-Modelle beschleunigen diese Suche.
LED-Lampe und Xenonlampe
Die Lichtquelle bestimmt Leistung und Einsatzbereich. Die LED-Technologie (eingesetzt bei ST-4000, ST-5000/ST-5100, DT-366, DT-326 und ST-320BL) bietet eine sehr lange Lebensdauer ohne Lampenwechsel und sehr weite Frequenzbereiche (bis 120.000 FPM). Die Xenonlampe (Modelle DT-735 und DT-311D) erzeugt einen extrem kurzen (10–30 µs) und intensiven Blitz, der für Details sehr wirkungsvoll ist, mit einem typischen Bereich bis 12.000 FPM.
Phasenverzögerung und Blitzdauer
Zwei erweiterte Einstellungen vertiefen die Analyse. Mit der Phasenverzögerung (in Grad, bei den fortgeschrittenen Modellen bis 0–359°) lässt sich das Objekt an einem beliebigen Punkt seines Zyklus „einfrieren“, um nach und nach alle Phasen zu beobachten. Die einstellbare Blitzdauer verringert die Bewegungsunschärfe und liefert schärfere Bilder für die Detailinspektion. Über den Eingang für einen externen Sensor kann die Blitzfrequenz außerdem automatisch mit der Prozessgeschwindigkeit synchronisiert werden.
Anwendungen der optischen Stroboskopie
- Vorausschauende Instandhaltung von Motoren, Wellen, Lüftern und Laufrädern
- Inspektion von Zahnrädern, Nocken, Riemen und Riemenscheiben in Bewegung
- Qualitätskontrolle in Druck, Verpackung und Textil
- Schwingungsanalyse und Überprüfung der Auswuchtung
- Berührungslose Drehzahlkontrolle an Produktionslinien
Zum praktischen Einsatz in der Prozesskontrolle siehe den Fachbeitrag Überwachung von Drehzahl und Rotationsgeschwindigkeit von Maschinen.
RODER-Produkte für die optische Stroboskopie
RODER vertreibt das vollständige Programm der Shimpo-Stroboskope mit LED und Xenon, tragbar mit Akku oder netzbetrieben, mit einer UV-Licht-Version für den Druck mit UV-Farben: ST-4000, ST-5000/ST-5100, DT-735, DT-311D, DT-366, DT-326 und ST-320BL.
Stroboskopie und Schwingungsanalyse
Neben der Drehzahlmessung ist die Stroboskopie ein wirkungsvolles Werkzeug für die Schwingungsanalyse. Wird die Blitzfrequenz in die Nähe der Drehfrequenz eingestellt, scheinen sich schwingende oder spielbehaftete Bauteile langsam zu bewegen; so werden Resonanzen, Lockerungen, Fluchtungsfehler und Unwuchten sichtbar, die mit bloßem Auge kaum zu erkennen sind. Diese visuelle Analyse bei laufender Maschine hilft, die Ursache ungewöhnlicher Geräusche und Schwingungen zu diagnostizieren und das Ergebnis von Auswucht- oder Anzugsarbeiten zu überprüfen.
Sicherheit und Einsatzbranchen
Die Shimpo-Stroboskope verwenden LED– oder Xenonlampen, ohne schädliches Laserlicht: Das vereinfacht den Einsatz in der Linie und verringert die Anforderungen an die optische Sicherheit. Die Technologie wird branchenübergreifend eingesetzt, in Druck, Verpackung, Textil, Automobil, Kabel, Papier, Stahl, Chemie und Medizintechnik, überall dort, wo die Geschwindigkeit geprüft oder schnell bewegte Teile inspiziert werden müssen, ohne die Produktion anzuhalten. Die Kombination von Messung und Inspektion in einem einzigen tragbaren Gerät macht es zu einem wertvollen Hilfsmittel für Instandhaltung und Qualitätskontrolle.
Häufige Fragen
Sie ist ein berührungsloses Mess- und Prüfverfahren, bei dem ein bewegtes Objekt mit Lichtblitzen einstellbarer Frequenz beleuchtet wird: Stimmt die Blitzfrequenz mit der Frequenz der Bewegung überein, erscheint das Objekt stillstehend, sodass seine Drehzahl gemessen und seine Details geprüft werden können.
Die Blitzfrequenz wird eingestellt, bis das rotierende Teil als einzelnes, eindeutiges stehendes Bild erscheint: Die Frequenz in FPM entspricht der Drehzahl in Umdrehungen pro Minute, wobei zu prüfen ist, dass man sich nicht auf einem Teiler befindet.
LED-Modelle bieten eine lange Lebensdauer und sehr weite Bereiche (bis 120.000 FPM); Xenon-Modelle erzeugen einen sehr kurzen, intensiven Blitz (10–30 µs), ideal für Details, bis 12.000 FPM.
Nein: Die Shimpo-Stroboskope verwenden LED- oder Xenonlampen, ohne schädliches Laserlicht.
Sie ermöglicht es, das Objekt an einem beliebigen Punkt des Zyklus (0–359°) „einzufrieren“, um nach und nach alle Phasen der Bewegung zu analysieren.
Zugehörige Produkte
Die RODER Geräte für diese Anwendung. Auf den zugehörigen Katalogseiten finden Sie Modelle, technische Daten und Dokumentation.
Kontakte & Informationen
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Abteilung industrielle Bildverarbeitung von RODER: www.rodervision.com
Abteilung Instrumente RODER: www.innovacheck.com
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