3D Profilsensor mit bis zu 45.000 Profilen/s

3D-Bildverarbeitungssystemen haftete lange Zeit der Ruf an, für den Inline-Einsatz in Produktionslinien nicht schnell genug zu sein, um die vorgegebenen Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit zu erfüllen. Der kanadische Hersteller Teledyne Dalsa hat mit der Z-Trak2-Serie nun neue 3D-Profilsensoren vorgestellt, mit denen deutlich höhere Geschwindigkeiten in 3D-Bildverarbeitungsapplikationen erzielt werden können und die zudem ein größeres Sichtfeld, verbesserte HDR-Möglichkeiten (High Dynamic Range) und eine 5-GigE-Schnittstelle bieten, um den Herausforderungen heutiger Inline-3D-Bildverarbeitungsanwendungen gerecht zu werden.

Z-Trak2 arbeitet auf Basis der bewährten Triangulationsmethode und nutzt dafür einen im Gehäuse integrierten Laser sowie einen in einem bekannten Winkel ausgerichteten Bildsensor mit 2.048 Bildpunkten pro Profil. Um Anwendern die Integration des 3D-Profilsensors in die Anlagen zu vereinfachen, sind alle Z-Trak2-Modelle bereits werkseitig kalibriert und somit ohne größeren Aufwand einbaufertig.

Schnell und genau

Die wesentliche Besonderheit des Z-Trak2 besteht in der hohen Geschwindigkeit der neuen 3D-Profilsensorgeneration. Sie liegt bei der Modellreihe Z-Trak2 V bei 10.000 und bei den Modellen Z-Trak2 S sogar bei 45.000 Profilen/s. Diese Geschwindigkeiten sind in zahlreichen Inline-Anwendungen ausreichend und ermöglichen dadurch eine verbesserte Gesamtproduktivität von Anlagen, in denen die sichere Erkennung von Maßabweichungen in x-, y- und z-Richtung entscheidend für die Produktqualität ist. Durch den Einsatz von 1 GigE-Schnittstellen oder bei Z-Trak2 S sogar mit der Option, die schnellere 2,5 oder sogar 5 GigE-Technologie einzusetzen, ist sichergestellt, dass die hohen Datenmengen der 3D-Sensoren ohne Verzögerungen an die zugehörigen Recheneinheiten transferiert werden können. Teledyne Dalsa läutet somit eine neue Ära von 5GigE-3D-Profilsensoren für Hochgeschwindigkeits-Inline-3D-Anwendungen ein.

Um Anwendern für ihre jeweilige Aufgabenstellung eine geeignete Lösung anbieten zu können, hat Teledyne Dalsa die 3D-Profilsensoren auch bezüglich der Arbeitsabstände und Messbereiche bzw. Tiefenschärfen abgestuft. So ist Z-Trak2 V in vier Modellen mit horizontalen Sichtfeldern von minimal 46 mm bis hin zu maximal 978 mm erhältlich und deckt dabei Tiefenschärfen von 30, 100, 250 und 600 mm ab. Die schnellere Serie Z-Trak2 S umfasst noch zwei weitere Varianten zwischen 9 und 27 mm Arbeitsabstand und 4 beziehungsweise 15 mm Tiefenschärfe.

Mit Auflösungen in Z-Richtung, die je nach Modell zwischen 1 und 120 µm liegen, lassen sich bereits kleinste Höhenabweichungen von inspizierten Produkten messen, um auf diese Weise fehlerhafte Produkte schnell und sicher zu erkennen und aus dem Produktionsprozess zu nehmen.

Entwicklung aus einem Guss

Basis der Z-Trak2-Familie sind Bildsensoren aus eigener Herstellung. Als weltweit einziger Bildverarbeitungsanbieter fertigt die Teledyne-Gruppe Bildsensoren selbst und nutzt in seinen neuen 3D-Profilsensoren Chips von Teledyne E2V. Auch bei der Software kann Teledyne Dalsa auf Produkte aus eigenem Haus zurückgreifen: Die Z-Trak-Familien werden von den internen Softwarepaketen von Teledyne DALSA wie Sherlock 8 und Sapera LT unterstützt, erlauben jedoch auch Standardpakete von Drittanbietern unter Verwendung des GenICam-Standards. Standardpakete, die den GeniCam-Standard Version 3.0 und SFNC Version 2.3 oder höher unterstützen, profitieren vom direkten Zugriff auf das vom Standard definierte 3D-Pixelformat. Software-Pakete ohne SFNC 2.3-Unterstützung können die 16-Bit-Monochromausgabe der Z-Trak2-Profilsensoren für eine schnellere Integration nutzen.

Alle Z-Trak2-Modelle enthalten eine kostenlose Lizenz für Sherlock 8 von Teledyne DALSA. Dieses grafische Programmierpaket ermöglicht eine schnelle Realisierung und Umsetzung von Anwendungen. Laufzeitlizenzen von Sapera LT und Sapera Processing sind ebenfalls kostenloser Bestandteil des Z-Trak2-Softwarepakets. Durch die Nutzung von hauseigener Technologie ist für den Anwender sichergestellt, dass er ein optimal aufeinander abgestimmtes Gesamtpaket erhält, das einen komfortablen Einsatz garantiert.

Breites Anwendungsfeld

Neben der hohen Geschwindigkeit und Auflösung weist Z-Trak2 einige weitere interessante Merkmale auf. So ermöglichen integrierte HDR- und Reflexionskompensationsalgorithmen die Verarbeitung in einer einzigen Aufnahme selbst dann, wenn für die Bildverarbeitung schwierige Situationen wie z.B. Objektoberflächen mit unterschiedlichem Reflexionsgrad vorliegen. Aufgrund der Reflexionseigenschaften von Kunststoff ist blaues Laserlicht zur Prüfung von Objekten aus diesem Material besonders geeignet. Teledyne Dalsa hat aus diesem Grund ein Z-Trak2-Modell mit einem blauen Laser ausgestattet.

Für Anwendungen, in denen das Sichtfeld eines 3D-Profilsensors nicht ausreicht, können mehrere Z-Trak2-Sensoren miteinander kombiniert und auf einfache Weise synchronisiert werden, um einen einheitlichen Messraum zu schaffen. Diese Option bietet sich unter anderem dann an, wenn größere Objekte auf relativ kleine Defekte überprüft werden sollen. Auch bei Objekten, die eine 360-Grad-Inspektion erfordern, ermöglicht die Kombination mehrerer Z-Trak2-Profilsensoren leistungsfähige Lösungen. Beispiele für solche Anwendungen umfassen große Platten aus Holz, Metall oder Kunststoff, Extrusionen verschiedener Art mit symmetrischen oder nicht symmetrischen Merkmalen oder mit asymmetrischen Merkmalen um die extrudierten Teile.

Die Synchronisation mehrerer Z-Trak2-Sensoren in derartigen Topologien ist mit Hilfe eines einzigen Kabels für die Ein- und Ausgänge und mit handelsüblichen Standard-Netzwerk-Switches möglich. Dies vereinfacht nicht nur die Verkabelung, sondern reduziert auch die Kosten, da keine zusätzlichen proprietären Controller erforderlich sind.

Durch diese Merkmale sowie das robuste und kompakte IP67-Gehäuse eignen sich die Stand-Alone-Systeme der Z-Trak2-Serie für verschiedenste Anwendungen zur Inline-Höhenmessung in zahlreichen Marktsegmenten wie unter anderem in der Elektronik- und Halbleiterproduktion, in der Robotik, der Automobilfertigung und der Fabrikautomation.