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:.

"...Dieses Buch liefert eine gute Übersicht über verwendete Sensorsysteme. Die Gliederung ist optimal für ein Übersichtsbuch. Für alle, die aus Prozeßsicht erste Schritte für die richtige Auswahl der Sensortechnik tun wollen, das richtige Buch. ... Aus Prozeßsicht empfehlenswert, weil es eine Vielzahl von sensorischen Effekten anreißt und das Erarbeiten von Prozeßwissen ... anregt..." (ident)

Flexible Fertigungs- und Produktionstechnik ist ohne Sensoren nicht mehr vorstellbar. Die notwendige Meßwerterfassung physikalischer Größen erfolgt durch Sensoren oder Sensorsysteme. Dieses Werk schildert die notwendigen Grundlagen zur Meßwerterfassung und beschreibt die Anwendungsfelder in der Produktion. Bauliche Ausführungsformen und Einbaubeispiele mit den Schwerpunkten Handhabungstechnik, Fügetechnik, Materialfluß sowie spanende Fertigung und Kunststoffverarbeitung liefern dem Leser reichlich praxisnahe Informationen. Die Autoren sind selber in der anwendungsnahen Forschung und Entwicklung tätig und können auf eine lange Praxis im Umgang mit Sensoren aufbauen.