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Wegmessung

Unter Wegmessung versteht man die, mit Hilfe elektrisch nutzbaren Signalen oder Spannungen, kontinuierliche Erfassung der Position von Bewegungsachsen. Lesen Sie hier wie es funktioniert und was Sie generell wissen sollten.

Wegmessung

Unter Wegmessung versteht man die, mit Hilfe elektrisch nutzbaren Signalen oder Spannungen, kontinuierliche Erfassung der Position von Bewegungsachsen. Geht die Wegmessung von einem Nullpunkt aus, spricht man von “absoluter” Wegmessung. Bei der “inkrementalen” Wegmessung werden nur die Zuwächse des zurückgelegten Weges gemessen: Die Steuerung zählt bei jeder Bewegung die Anzahl der Inkremente, die jeweils die neue Position von der letzten unterscheiden.
Für den Betrieb von NC-Steuerungen ist die Wegmessung eine wichtige Voraussetzung um die Bewegung des Maschinenschlittens direkt zu messen.

Also ohne Umwandlung in eine rotatorische Bewegung zur Wegmessung über Drehgeber. Mögliche Ungenauigkeiten der Spindel, einer Messzahnstange oder des Messgetriebes sollen so vermieden werden.

Analog oder digital, translatorisch oder rotatorisch

Wegmesssysteme unterscheiden sich grundlegend nach der Art der Messwerterfassung (analog oder digital), nach der Messwertabnahme und nach dem Wegmessverfahren. Bei einem analogen Wegmess-System wird ein stetiges Signal geliefert, wohingegen digitale Wegmess-Systeme ein stufenweise wechselndes Signal geben.

Eine Messwertabnahme kann translatorisch oder rotatorisch erfolgen. Bei Industrierobotern überwiegt eine rotatorische Messwertabnahme. Diese erreicht eine höhere Genauigkeit durch direkte Ankoppelung des Wegmess-Systems an die Bewegungsachse. So können die Fehler eines Zwischengetriebes ausgeschlossen werden. In der Wegmessung wird zwischen Wegmess-System und Sensorsystem unterschieden:
Wegmess-Systeme messen Wege oder Winkel bei vorwiegend regelmäßigen programmierten Bewegungen. Unregelmäßige, nicht programmierte Einflüsse auf die Bewegung werden mit einem Sensorsystem gemessen.

Wegmessung: Inkrementale, absolute Wegmessung, Wegsensor

Außer “absolut” oder “inkremental” können Wegmessverfahren auch “zyklisch absolut” gemessen werden. Beim zyklisch absoluten Messen wiederholt sich der Messwert zyklisch. Der eigentliche Positionswert ergibt sich folglich aus der Anzahl der durchlaufenen Zyklen pro Weganteil im gerade angebrochenen Zyklus.
Mit einem Wegsensor werden Wege im Bereich von >1 mm bis zu einigen Metern gemessen. In einem Spulensystem wird hierbei ein Kern verschoben. Die dabei induzierte Wechselspannung, erzeugt nach Demodulation und Verstärkung am Ausgang der Sekundärspulen ein analoges Differenzsignal. Diese Lösung nennt man auch Linear-Differenzialtransformator (LVDT-Sensor).

Für inkrementale Wegmessung gibt es mehrere Varianten:

  • Referenzmarke in der Mitte
  • 2 Referenzmarken jeweils 25…45 mm vom Beginn und Ende der Messlänge entfernt
  • mehrere Referenzmarken alle fünzig Milimeter
  • abstandskodierte Referenzmarken

Anwendungsgebiete der Wegmessung:

Die Anwendungsgebiete sind außerordentlich vielseitig und finden in verschiedensten Branchen ihre Aufgaben:

  • Im Maschinen- und Anlagenbau
  • in der Automobilindustrie und deren Zulieferer
  • in der elektrotechnischen Industrie
  • in der Metall- und Kunststoffindustrie
  • in der Fertigungsautomatisierung; sowie an Universitäten und Forschungszentren.

Absolut arbeitende Wegmesssysteme finden ihre Einsatzschwerpunkte in zahlreichen fördertechnischen Einrichtungen überall in Produktion, Lager und Logistik. Diese Wegmesssysteme sind in der Lage, auf einer Länge von über 300 Metern die Positionen von Regalbediengeräten, Hängebahnen, Kranen etc. mit einer Auflösung von weniger als einem Millimeter zu liefern. Die Geometrie und Struktur bei der Anwendung solcher Wegmesssysteme sind dabei nicht auf
eine lineare Ausdehnung beschränkt: auch Bögen, Weichen oder Kreuzungen in einer Hängebahn können gemessen werden.

Wegmessung findet als Lösung von Mess- und Prüfaufgaben mit Wegsensoren in Messbereichen 50 µm bis 30 m statt. Diese Wegsensoren messen: Wege, Abstände, Positionen, Schwingungen, Dimensionen oder Dicke, berührend oder berührungslos. Dazu werden unterschiedliche physikalische Messverfahren eingesetzt, wie beispielsweise: induktiv, transformatorisch, Wirbelstrom, kapazitiv, laseroptisch, potentiometrisch.

Bei einer berührungslosen laseroptischen Wegmessung wird das Prinzip der optischen Triangulation angewendet. Hierbei projiziert ein vom Positionssensor ausgehender Laserstrahl auf der Messobjektoberfläche einen winzigen Lichtpunkt. Über eine Abbildungsoptik wird dieser auf einen extrem empfindlichen Lineardetektor projiziert. Diese Wegmesssensoren verfügen über einen Messbereich von 0,5 mm bis 500 mm und sind für Messungen schwieriger Messobjektmaterialien wie z.B. Holz, Papier, Textilien oder Gummi geeignet.

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