Sensoren für die Produktionstechnik

1 Notwendigkeit der Sensortechnik.- 2 Sensorbegriff und Sensorstruktur.- 2.1 Sensor und Sensorsystem.- 2.2 Integrationsstufen.- 2.3 Sensorsignal.- 3 Einteilung der Sensoren.- 3.1 Gliederungskriterien.- 3.2 Physikalische Prinzipien der Meßgroßenerfassung.- 3.2.1 Allgemeines.- 3.2.2 Beeinflussung des ohmschen Widerstandes.- 3.2.2.1 Mechanische Verstellung (Potentiometer).- 3.2.2.2 Mechanische Dehnung (Dehnungsmeßistreifen).- 3.2.2.3 Änderung der Temperatur (Thermistor).- 3.2.2.4 Veränderung der BeleuchtungsstSrke.- 3.2.2.5 Magnetfeldänderung im Halbleiter (Feldplatte).- 3.2.2.6 Magnetfeldanderung im ferromagnetischen Material.- 3.2.3 Beeinflussung der Kapazitat.- 3.2.3.1 Variation des Elektrodenabstandes.- 3.2.3.2 Änderung des Dielektrikums.- 3.2.4 Beeinflussung der Induktivität.- 3.2.4.1 Änderung des magnetischen Widerstandes.- 3.2.4.2 Verstellung der transformatorischen Kopplung.- 3.2.4.3 Zunahme der Wirbelstromverluste.- 3.2.4.4 Permeabilitätsänderung (magnetoelastischer Effekt).- 3.2.5 Beeinflussung der Resonatorfrequenz.- 3.2.5.1 Resonanz des Masse/Feder-Körpers.- 3.2.5.2 Verstimmung der Oberflächenwellen-Frequenz.- 3.2.6 Generatorische Prinzipien.- 3.2.6.1 Seebeck-Effekt (Thermoelement).- 3.2.6.2 Photoeffekt.- 3.2.6.3 Piezoelektrischer Effekt.- 3.2.6.4 Pyroelektrischer Effekt.- 3.2.6.5 Halleflfekt.- 3.2.6.6 Wiegand-Effekt.- 3.2.6.7 Induktionsprinzip.- 3.3 Verfahren der Meßgrößnerfassung.- 3.3.1 Ultraschall-Verfahren.- 3.3.2 Optische Verfahren.- 3.3.2.1 Einführung.- 3.3.2.2 Einfache Transmissions- und Reflexionsverfahren.- 3.3.2.3 Schattenbild-Verfahren.- 3.3.2.4 Triangulationsverfahren.- 3.3.2.5 Interferometrie.- 3.3.2.6 Faseroptik.- 3.3.2.7 Andere optische Verfahren.- 3.3.3 Sensoren zur Bildaufhahme.- 3.3.3.1 Einteilungskriterien.- 3.3.3.2 Kenngrößen.- 3.3.3.3 Bildaufhahmeröhren.- 3.3.3.4 Integrierte Halbleiter-Bildwandler.- 3.3.3.4 Fluidischer Sensor.- 3.3.3.5 Mikrowellen-Sensor.- 3.3.3.6 Taktile Sensorfelder.- 4 Anwendungsfelder der Sensortechnik.- 4.1 Einführung.- 4.2 Positionsmeßsysteme in NC-Werkzeugmaschinen.- 4.2.1 Einleitung.- 4.2.2 Funktionsprinzipien.- 4.2.2.1 Induktive Positionsmeßsysteme.- 4.2.2.2 Photoelektrische Positionsmeßsysteme.- 4.2.2.3 Interferometrische Meßverfahren.- 4.2.2.4 Magnetische Längenmessung.- 4.2.3 Entwicklungstendenzen.- 4.3 ProzeBiiberwachung in der spanenden Fertigung.- 4.3.1 Entwicklung seit den 70er Jahren.- 4.3.2 Erfassung von Kenngrößen in Werkzeugmaschinen.- 4.3.2.1 Direkte Erfassung.- 4.3.2.2 Indirekte Erfassung.- 4.4 Sensoren in der Kunststoffverarbeitung.- 4.4.1 Sensoren in Extrusionsanlagen.- 4.4.1.1 Materialzufuhr.- 4.4.1.2 Extruder.- 4.4.1.3 Weiterverarbeitung.- 4.4.2 Sensoren in Spritzgießanlagen.- 4.4.2.1 Schneckenvorschubantrieb.- 4.4.2.2 Werkzeug mit Schließeinriehtung.- 4.4.3 Sensoren in RIM-Verfahren.- 4.4.5 Sensoren in der Kunststoffaufbereitung.- 4.5 Umformen und Zerteilen.- 4.5.1 Induktive Sensoren.- 4.5.2 Sensoren zur Kraft- und Verformungsmessung.- 4.5.3 Körperschallsensoren.- 4.5.4 Optische Sensoren.- 4.6 Sensoren in der Handhabungstechnik.- 4.6.1 Überblick.- 4.6.2 Anwesenheitskontrolle, Teile- und Lageerkennung.- 4.6.3 Greifkraft- und Greifwegüberwachung.- 4.7 Sensoren in der Fügetechnik.- 4.7.1 Toleranzausgleich beim Positionieren.- 4.7.2 Fügen durch Zusammensetzen.- 4.7.3 Fügen durch An- und Einpressen.- 4.7.4 Füigen durch Schweißen.- 4.7.4.1 Taktile Sensoren.- 4.7.1.2 Optische Sensorsysteme.- 4.7.4.4 Lichtbogensensor.- 4.7.4.3 Induktive Sensoren.- 4.7.4.5 Problematic des Sensorvorlaufs.- 4.7.4.6 Entwicklungstendenzen der Sensorik beim Bahnschweißen.- 4.8 Sensoren in der Materialflußtechnik.- 4.8.1 Identifikationssysteme mit optischer Abtastung.- 4.8.3 Identifikationssysteme mit induktiver oder elektromagnetischer Abtastung.- 5 Visuelle Sensorsysteme.- 5.1 Begriffsbestimmung.- 5.2 Eigenschaften.- 5.3 Stufen der digitalen Bildauswertung.- 5.3.1 Überblick.- 5.3.2 Bildgewinnung.- 5.3.2.1 Kamera.- 5.3.2.2 Beleuchtungstechnik.- 5.3.3 Bildverbesserung..- 5.3.4 Bildsegmentierung.- 5.3.5 Merkmalextraktion.- 5.3.6 Klassifikation.- 5.4 Aufgaben für visuelle Sensorsysteme in der Produktion.- 5.4.1 Strukturierung der Aufgabenfelder.- 5.4.2 Objekterkennung.- 5.4.2.1 Definitionen:.- 5.4.2.2 Erkennung aufgrund von Objektmerkmalen.- 5.4.2.3 Erkennung durch Codierungen.- 5.4.3 Lageerkennung.- 5.4.4 Vollständigkeitsprüfung.- 5.4.5 Prüfung der Grobgestalt.- 5.4.6 Oberflächeninspektion.- 5.5 Anwendungsbeispiele.- 5.5.1 Objekterkennung.- 5.5.1.1 Klassifikation von Kfz-Felgen durch Bewertung von Kontur- und Formmerkmalen.- 5.5.1.2 Identifikation von Zeichen auf Kfz-Fensterscheiben.- 5.5.2 Lageerkennung von gestapelten Tiefeiehteilen.- 5.5.3 Prüfung von Druckgußteilen auf Vollständigkeit.- 5.5.4 Vemessung von Epoxydharzteilen.- 5.5.5 Oberflächeninspektion.- 5.5.5.1 Prüfen von Kfz-Fensterscheiben auf Kratzer.- 5.5.5.2 Inspektion der Innenflächen von Hydraulikzylindern.- 6 Kommunikation im Feldbereich.- 6.1 Einführung.- 6.2 Anforderungen an Feldbussysteme.- 6.2.1 Echtzeitverhalten.- 6.2.2 Übertragungssicherheit.- 6.2.3 Zertifizierung.- 6.3 Feldbuskonzepte.- 6.3.1 Netzwerktopologie.- 6.3.2 Busankopplung.- 6.3.3 Buszugriffsverfahren.- 6.3.4 Energieversorgung.- 6.4 Offene Feldbussysteme.- 6.4.1 Einleitung.- 6.4.2 CAN Bus (Controller Area Network).- 6.4.3 Aktuator-Sensor-Interface (ASI).- 6.4.4 PROFIBUS.- 6.4.5 InterBus-S.- 6.4.6 SERCOS-Interface.- 7. Literaturverzeichnis.- Normen:.- VDI/VDE-Richtlinien:.