2D-/3D-Profilsensoren – Präzision und Genauigkeit in 2D & 3D
Mit den 2D-/3D-Profilsensoren kann nahezu jede Messanwendung präzise ausgeführt werden – von Standard-Anwendungen wie der lückenlosen Objektvermessung um 360 Grad, der exakten Positionssteuerung von Robotern und der mikrometergenauen Inspektion bis hin zu anspruchsvollen Schweißanwendungen und dem Einsatz in reinigungsintensiven Washdown-Bereichen. Das breite wenglor-Porfolio bietet Modellvarianten mit verschiedenen Messbereichen, Laserklassen und intelligenten Funktionen.
Modellvarianten auf einen Blick
Lückenlose Messbereiche
- Maximale Applikationsfreiheit: Das Portfolio der 2D-/3D-Profilsensoren deckt vielfältige Messbereiche vollständig ab.
- Höchste Präzision: Dank der verschiedenen Messbereiche kann für jede Aufgabe der Sensor mit der optimalen Auflösung und maximalen Datenqualität ausgewählt wählen.
- Effiziente Integration: Bei der Sensorauswahl gibt es kein Over- oder Undersizing, wodurch sich Platzbedarf, Kosten und Integrationsaufwand minimieren lassen.
- Schnellere Projektierung: Das strukturierte Portfolio erleichtert Anwendenden die Auswahl der passenden Sensorlösung.
Oversizing
Beim Oversizing wird ein Sensor mit einem für die Anwendung zu großen Messbereich ausgewählt. Das Objekt wird vollständig erfasst, jedoch sinkt die Auflösung, da die verfügbaren Pixel auf einen zu großen Bereich verteilt werden. Das führt insbesondere bei kleinen oder fein strukturierten Objekten zu ungenauen Messergebnissen. Der eingesetzte Sensor ist für diese Anwendung nicht optimal, da er in der Regel zu teuer und zu groß ist und sich daher schwieriger integrieren lässt.
Undersizing
Beim Undersizing ist es genau umgekehrt. Der gewählte Sensor hat einen zu kleinen Messbereich, sodass das Zielobjekt nicht vollständig erfasst werden kann. Dadurch fehlen Daten oder es müssen mehrere Sensoren kombiniert werden. Das führt zu zusätzlichen Kosten, Komplexität und Fehlerquellen.
MLSL1
MLSL2
MLWL1
MLWL2
Anwendungen mit kleinen und großen Messbereichen
Anwendungen mit kleinen Messbereichen
Kleine Messbereiche ermöglichen eine hohe Auflösung und Detailgenauigkeit. Das ist ideal für die Inspektion von filigranen Bauteilen, bei denen selbst kleinste Abweichungen sofort erkannt werden müssen.
Beispiele:
- Qualitätskontrolle von Elektronikbauteilen
- Vermessung feiner Kunststoffteile
- Kontrolle von Dichtlippen oder Dichtungen
Anwendungen mit großen Messbereichen
Große Messbereiche erfassen umfangreiche und komplexe Geometrien vollständig. Großflächige Objekte lassen sich so schnell und zuverlässig prüfen, ohne dass mehrere Sensoren kombiniert werden müssen.
Beispiele:
- Vermessung von Fahrzeugkarosserien
- Kontrolle großer Metallprofile oder Rohrleitungen
- 3D-Formvermessung von sehr großen Bauteilen
Direkt einsatzfähig durch die Werkslinearisierung
Alle 2D-/3D-Profilsensoren von wenglor sind werksseitig linearisiert und liefern direkt einsatzfähige Messergebnisse in realen Millimetern. Die gemessenen Profildaten werden vom Sensor präzise und zuverlässig in den tatsächlichen Messbereich umgerechnet. Eine Kalibrierung vor Ort ist nicht mehr notwendig. So wird über die gesamte Lebensdauer hinweg eine konstante Genauigkeit und höchste Messqualität sichergestellt.
Flexible Laserklassen für jede Anwendung
Die 2D-/3D-Profilsensoren sind in den Laserklassen 2, 3R und 3B verfügbar und lassen sich optimal an verschiedene Messaufgaben anpassen. Anwendende profitieren sowohl bei Standardanwendungen als auch bei hochdynamischen Prozessen von konstanter Messqualität und maximaler Prozesssicherheit.
- Laserklasse 2 eignet sich ideal für viele Anwendungen und ermöglicht einen sicheren Betrieb ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen. Sie überzeugt durch eine einfache Integration.
- Laserklasse 3R bietet eine höhere Laserleistung für anspruchsvollere Messaufgaben. Kürzere Belichtungszeiten, höhere Messraten und zuverlässige Ergebnisse lassen sich auch bei dunklen oder schwer erfassbaren Oberflächen realisieren.
- Laserklasse 3B ist die optimale Wahl für anspruchsvolle, hochdynamische Anwendungen. Dank der hohen Laserleistung sind extrem schnelle Messungen und eine stabile Profilerfassung selbst bei sehr hohen Geschwindigkeiten, schwierigen Oberflächen oder großen Mesabständen möglich.
2D-/3D-Profilsensoren mit sicherer Laserabschaltung
Die 2D-/3D-Profilsensoren der MLSLxxxS40-Serie ermöglichen dank ihrer hohen Laserleistung der Klassen 3R und 3B eine schnelle und robuste Profilerkennung. Die Sensoren verfügen über einen zusätzlichen dritten Anschluss zur sicheren Laserabschaltung und bieten somit maximale Sicherheit und Effizienz in der Anwendung. Der zertifizierte Stecker ermöglicht das sichere Ein- und Ausschalten des Lasers der Produktgruppe S40 gemäß der EN ISO 13849-1:2016, ohne dass der Sensor ausgeschaltet oder eine mechanische Laserabschaltung konstruiert werden muss. Das Bedienpersonal wird durch die Abschaltfunktion vor Laserstrahlung geschützt, sodass kein Laserschutzbeauftragter mehr anwesend sein muss. Dadurch werden die Betriebssicherheit und Produktivität erhöht, während Ausfallzeiten und Risiken minimiert werden.
Für jede Oberfläche die passende Wellenlänge
Die 2D-/3D-Profilsensoren von wenglor sind in verschiedenen Laserfarben erhältlich. Dadurch lässt sich der Sensor optimal auf das jeweilige Material und dessen Reflexionsverhalten abstimmen. Selbst auf anspruchsvollen Oberflächen werden so präzise Ergebnisse erzielt.
Roter Laser
Sensoren mit rotem Laser sind universell einsetzbar für matte bis mittel glänzende Oberflächen.
Blauer Laser
Aufgrund der geringeren Eindringtiefe im Vergleich zu rotem Laser liefert der blaue Laser stabile Messergebnisse auf dunklen, gummiartigen oder stark absorbierenden Materialien. Dadurch ist er ideal für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie geeignet, da die Erfassung auf die Oberfläche begrenzt bleibt und tiefere Materialschichten nicht beeinflusst werden.
UV-Laser
Kombinierbare Wellenlängen
2D-/3D-Profilsensoren mit unterschiedlichen Laserfarben können parallel und störungsfrei in einem System eingesetzt werden. Dadurch sind gleichzeitige Messungen aus verschiedenen Blickwinkeln oder an mehreren Stationen ohne Signalstörungen oder Qualitätsverluste möglich.
Die Kombination mehrerer Sensoren ist vor allem bei komplexen oder platzkritischen Anwendungen von Vorteil, da keine Kompromisse bei Taktzeit, Datenstabilität oder Systemflexibilität eingegangen werden müssen. Werden die Sensoren gezielt getriggert, können sogar Sensoren mit identischen Laserfarben parallel eingesetzt werden.
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten durch ergänzendes Zubehör
Die 2D-/3D-Profilsensoren werden durch eine vielfältige Auswahl an Zubehör ergänzt, darunter Schutzscheiben, Kühlmodule, Schweißgehäuse und eine große Auswahl an Kabeln. Das passende Zubehör schützt die Sensoren zuverlässig vor äußeren Einflüssen und sorgt für Langlebigkeit in anspruchsvollen Umgebungsbedingungen.
Kühlkörper
Schutzscheiben
Schweißschutzgehäuse
Sensorbefestigung
Passende Kabel
Kalibrierzertifikat
Flexibilität von der Profilerfassung bis zur Auswertung
Die 2D-/3D-Profilsensoren von wenglor lassen sich exakt an die Anforderung der Applikation anpassen und bieten maximale Flexibilität – sowohl auf der Hardware- als auch auf der Softwareebene.
Profilerfassung
Die 2D-/3D-Profilsensoren erfassen detaillierte 2D-Höhenprofile des Objekts. Die Sensoren verfügen über eine hochwertige Optik, verschiedene Laserklassen und -farben sowie linearisierte Messbereiche in mehreren Größen.
Betriebsmodus
Je nach Anwendung kann bei den 2D-/3D-Profilsensoren zwischen zwei Betriebsmodi gewählt werden.
Im Modus „Smarter Profilsensor" erfolgt die Profilerfassung und -auswertung auf dem Sensor.
Im Modus Profilgenerator“ nimmt der Sensor lediglich die Profile auf, während die Auswertung auf einem externen Machine Vision Controller stattfindet.
Auswertung
Ob direkt im Sensor oder auf einem externen PC – für die Auswertung der Profildaten kann die wenglor Software uniVision oder wahlweise eine externe Softwarelösung von Drittanbietern verwendet werden.
uniVision bietet eine intuitive Benutzeroberfläche, modulare Funktionen und zahlreiche vorgefertigte Werkzeuge für typische Mess- und Prüfaufgaben.
Alternativ lässt sich der Sensor dank standardisierter Schnittstellen auch problemlos in bestehende Software- und Systemumgebungen integrieren.
Auswertung mit der Software uniVision
Einfache Konfiguration ohne Programmieraufwand
Vielfältige Toolbox für komplexe Auswertungen
In der Software uniVision 3 steht eine breite Auswahl an frei kombinierbaren Modulen zur Verfügung. Diese reichen von klassischen Messverfahren bis hin zu anspruchsvollen Profilanwendungen und KI-gestützten Modellen.
Zentrale Steuerung mit dem Machine Vision Controller
Die Kombination aus modularer Software und leistungsstarker Hardware bietet maximale Flexibilität für unterschiedliche Prüfaufgaben. So können beispielsweise bis zu 16 2D-/3D-Profilsensoren parallel eingesetzt werden.
360°-Profilanalyse mit der VisionApp 360
uniVision für die Profilanalyse
Innerhalb der wenglor Software uniVision gibt es spezifische Profil-Module, die für die Vorverarbeitung und für weiterführende Analyse sowie Verarbeitung von 2D-Höhenprofilen optimiert sind. Mit diesen Modulen können sowohl Standardanwendungen wie das Messen, Überwachen und Nachführen von 2D-Höhenprofilen als auch komplexe Anwendungen realisiert werden. Die zahlreiche Kommunikationsschnittstellen ermöglichen die nahtlose Weiterverarbeitung der erfassten Daten.
Die Software uniVision kann entweder direkt auf dem Sensor oder auf dem Machine Vision Controller genutzt werden.
Smarter Profilsensor
2D-/3D-Profilsensor mit Machine Vision Controller (MVC)
Smarter Profilsensor vs. Profilgenerator mit Machine Vision Controller
| Kriterium | Smart Sensor | Profilgenerator mit MVC |
|---|---|---|
| uniVision | Auf dem Sensor | Extern auf dem MVC |
| Rechenleistung |
Möglicherweise eingeschränkt durch die Sensorhardware |
Deutlich leistungsstärker durch externen MVC |
| Projektkomplexität |
Für einfache bis mittelkomplexe Auswertungen geeignet |
Ideal für komplexe, rechenintensive Projekte mit mehreren Prüfungen |
| Anzahl Projektinstanzen | 1 Projektinstanz pro Sensor | Mehrere Projektinstanzen parallel auf einem MVC möglich |
| Flexibilität der Auswertung | Standardisierte Auswertefunktionen direkt im Sensor | Beliebig kombinierbare Module und Sensorquellen auf einer Plattform |
| Anzahl Sensoren | 1 Sensor = 1 Auswerteeinheit |
Mehrere Sensoren mit unterschiedlichen Messbereichen, Laserklassen und Laserfarben können kombiniert werden. Ebenso ist eine Kombination aus 2D-/3D-Profilsensoren und 2D-Kameras möglich, wobei alles zentral über den MVC gesteuert wird. |
| Kommunikationsschnittstellen | TCP/IP, UDP, FTP, Device IO Unit |
TCP/IP, UDP, FTP, Device IO Unit, Device Industrial Ethernet*, Device Robot Weld Seam Tracking |
* Industrial Ethernet ist ein Oberbegriff für alle Ethernet-Standards zur Echtzeit-Datenübertragung zwischen Steuerung und Sensor. Protokolle, die zu Industrial Ethernet gehören sind beispielsweise EtherCAT, Ethernet/IP oder PROFINET.
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uniVision
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|---|---|
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Auf dem Sensor
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Extern auf dem MVC
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Rechenleistung
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Möglicherweise eingeschränkt durch die Sensorhardware |
Deutlich leistungsstärker durch externen MVC
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Projektkomplexität
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Für einfache bis mittelkomplexe Auswertungen geeignet |
Ideal für komplexe, rechenintensive Projekte mit mehreren Prüfungen |
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Anzahl Projektinstanzen
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1 Projektinstanz pro Sensor
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Mehrere Projektinstanzen parallel auf einem MVC möglich
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Flexibilität der Auswertung
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Standardisierte Auswertefunktionen direkt im Sensor
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Beliebig kombinierbare Module und Sensorquellen auf einer Plattform
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Anzahl Sensoren
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1 Sensor = 1 Auswerteeinheit
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Mehrere Sensoren mit unterschiedlichen Messbereichen, Laserklassen und Laserfarben können kombiniert werden. Ebenso ist eine Kombination aus 2D-/3D-Profilsensoren und 2D-Kameras möglich, wobei alles zentral über den MVC gesteuert wird. |
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Kommunikationsschnittstellen
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TCP/IP, UDP, FTP, Device IO Unit
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TCP/IP, UDP, FTP, Device IO Unit, Device Industrial Ethernet*, Device Robot Weld Seam Tracking |
* Industrial Ethernet ist ein Oberbegriff für alle Ethernet-Standards zur Echtzeit-Datenübertragung zwischen Steuerung und Sensor. Protokolle, die zu Industrial Ethernet gehören sind beispielsweise EtherCAT, Ethernet/IP oder PROFINET.
Höhenprofile vereinen und analysieren mit der VisionApp 360
In der VisionApp 360 können mehrere Einzelprofile unterschiedlicher Sensoren zu einem gemeinsamen, vollständigen Höhenprofil zusammenführt werden. Anschließend kann dieses vereinte Höhenprofil in der Bildverarbeitungssoftware uniVision weiterverarbeitet und ausgewertet werden. So sind auch bei mehrseitigen oder großen Objekten präzise Lage-, Höhen- oder Volumenerkennungen möglich.
Vorteile auf einen Blick
Vom 2D-Höhenprofil zur 3D-Punktewolke
Durch die Bewegung des Sensors oder des zu vermessenden Objekts entlang der y-Achse des Sensors und die kontinuierliche Erfassung von 2D-Querschnittprofilen wird eine präzise 3D-Punktewolke generiert. Diese Punktewolke bildet die 3D-Oberflächenstruktur des Objekts ab. Durch die im Sensor integrierten Encodereingänge erhält jedes aufgenommene Profil die exakten Positionsdaten. So werden die Profile auch bei variierenden Bandgeschwindigkeiten korrekt angeordnet.
Auswertung mit einer Drittanbietersoftware
Betriebsarten im Vergleich
| Betriebsart / Kriterium | Smarter Profilsensor | Profilgenerator mit MVC | Profilgenerator für Drittanbietersoftware |
|---|---|---|---|
| Profilaufnahme und -auswertung | Profilaufnahme und –auswertung direkt auf dem Sensor in der Software uniVision | Profilaufnahme durch den Sensor, Auswertung erfolgt extern auf dem Machine Vision Controller in der Software uniVision | Profilaufahme durch den Sensor, Auswertung erfolgt extern über die kundenspezifische oder Drittanbietersoftware |
| Output |
Messergebnisse direkt vom Sensor |
Messergebnisse vom Machine Vision Controller | Rohprofildaten zur individuellen Auswertung durch externe Software |
| Schnittstellen | Standard Ethernet (TCP, UDP, FTP), digitale I/Os | Standard Ethernet + Real-Time Ethernet (Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT), digitale I/Os | Standard Ethernet (GigE Vision, TCP/UDP), SDK für flexible Integration |
| Performance | Geeignet für einfache und zeitunkritische Anwendungen (Einsensor-Lösung) | Höhere Performance für schnelle und komplexe Anwendungen (Einsensor- oder Multisensor-Lösung) | Performance abhängig von externer Auswertesoftware und Hardware |
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Profilaufnahme und -auswertung
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|---|---|---|
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Profilaufnahme und –auswertung direkt auf dem Sensor in der Software uniVision
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Profilaufnahme durch den Sensor, Auswertung erfolgt extern auf dem Machine Vision Controller in der Software uniVision
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Profilaufahme durch den Sensor, Auswertung erfolgt extern über die kundenspezifische oder Drittanbietersoftware
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Output
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Messergebnisse direkt vom Sensor |
Messergebnisse vom Machine Vision Controller
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Rohprofildaten zur individuellen Auswertung durch externe Software
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Schnittstellen
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Standard Ethernet (TCP, UDP, FTP), digitale I/Os
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Standard Ethernet + Real-Time Ethernet (Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT), digitale I/Os
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Standard Ethernet (GigE Vision, TCP/UDP), SDK für flexible Integration
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Performance
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Geeignet für einfache und zeitunkritische Anwendungen (Einsensor-Lösung)
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Höhere Performance für schnelle und komplexe Anwendungen (Einsensor- oder Multisensor-Lösung)
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Performance abhängig von externer Auswertesoftware und Hardware
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Funktionen für eine zuverlässige Profilerfassung
Die Oberflächenbedingungen in realen Anwendungen sind selten konstant oder ideal. Unterschiedliche Materialien, variierende Reflexionseigenschaften, Verschmutzungen oder Alterungsprozesse wie Oxidation können das Messsignal maßgeblich beeinträchtigen. Besonders glänzende, matte dunkle oder strukturierte Oberflächen beeinflussen das Messsignal und führen ohne gezielte Gegenmaßnahmen zu fehlerhaften Profildaten. Die 2D-/3D-Profilsensoren von wenglor verfügen daher über verschiedene Funktionen zur Optimierung der Profilqualität. So sind auch unter wechselnden Bedingungen zuverlässige Messergebnisse möglich.
Signalauswahl
Die Funktion „Signal Selection" ermöglicht präzisere Messungen und eine Reduzierung von Störungen, indem unerwünschte Reflexionen ausgeblendet werden. Zunächst sucht der Sensor in jeder Kameraspalte nach Peaks. Das sind Signalspitzen, die durch die Reflektion der Laserlinie erzeugt werden. Wird vom Sensor mehr als ein Peak erkannt, kann der Anwendende festlegen, welcher Peak zur Erzeugung des 2D-Höhenprofils verwendet wird. Mehrere Peaks können auftreten, wenn durch die Betrachtung des Objekts ungewollte Reflexionen entstehen. Um die richtigen Signale zu identifizieren, kann zwischen verschiedenen Signalarten gewählt werden.
Objekt
Kamerabild
Intensität
Bei dieser Einstellung wird der intensivste Peak für die Profilausgabe verwendet.
Profil
Breite
Hier wird der breiteste Peak ausgewählt, das heißt, das Laserlicht ist tiefer in die Objektoberfläche eingedrungen.
Profil
Peak 1
Der erste erkannte Peak in der Spalte wird genutzt.
Profil
Peak 2
Der zweite erkannte Peak in der Spalte wird genutzt.
Profil
Automatische Belichtungszeit
Bei dieser Funktion passen die 2D-/3D-Profilsensoren ihre Belichtungszeit selbstständig an wechselnde Oberflächenhelligkeiten an und liefern gestochen scharfe Profile, während eine gleichbleibende präzise Inspektion gewährleistet wird und kleinste Details zuverlässig erfasst werden.
Bestimmte Einstellmöglichkeiten können je nach Anwendung individuell festgelegt werden:
- Die Funktion kann flexibel ein- und ausgeschaltet werden.
- Der Intensitätsbereich kann Individuell definiert werden, um Überbelichtungen zu vermeiden.
- Der X-Bereich des Bildausschnitts kann gezielt für die Belichtungssteuerung festgelegt werden.
Unterschied zwischen fixer und automatischer Belichtungszeit
Bei der fixen Belichtungszeit werden alle Profile mit gleichbleibender Intensität erfasst, unabhängig von der Oberflächenhelligkeit. Durch die automatische Belichtungszeit werden sowohl helle als auch dunkle Bereiche zuverlässig erfasst.
Intensität der Höhenprofile mit fixer Belichtungszeit
Intensität der Höhenprofile mit automatischer Belichtungszeit
High Dynamic Range Imaging
Mit der Funktion „High Dynamic Range Imaging" ( kurz: HDR), werden Objekte mit sehr unterschiedlichen Oberflächenreflexionen zuverlässig erfasst. In vielen Anwendungen treten starke Helligkeitsunterschiede auf, beispielsweise, wenn glänzende oder reflektierende und matte Bereiche im gleichen Messfeld liegen. Herausfordernd ist dabei die präzise Erfassung von Details in besonders hellen oder dunklen Bereichen. Während klassische Messverfahren dabei meist an ihre Grenzen stoßen, wird durch das HDR eine sehr genaue Messqualität und erhöhte Datensicherheit erzielt.
Maximale Detailtiefe
Zuverlässige Auswertung
Flexibilität
Beispiel für HDR-Profile
Produktübersicht
| Produktkategorie | Punkte pro Profil | Messrate | Besonderheit |
|---|---|---|---|
| MLSL-Serie | 1280 |
200 Hz @Full Frame 4 kHz maximum Speed |
Standardsensor |
| MLWL-Serie | 1280 |
175 Hz @Full Frame 6 kHz maximum Speed |
Standardsensor |
| MLZL-Serie | 1280 |
200 Hz @Full Frame 4 kHz maximum Speed |
Sensoren für eine exakte und zuverlässige Schweißnahtführung |
| Edelstahl-Serie |
1280 |
200 Hz @Full Frame 4 kHz maximum Speed |
Sensoren im Edelstahlgehäuse mit Schutzklasse IP69K, ideal für die Lebensmittelindustrie und alle Anwendungen, die maximale Schutzklassen erfordern |
| 2048 | 175 Hz @Full Frame
6 kHz maximum Speed |
||
| MLSL123S50 | 1280 | Die Messrate ist durch die interne Datenverarbeitung reduziert. | Smarter Sensor für exakte Winkelmessungen in Abkantpressen |
| MLSL-Serie | |||
|---|---|---|---|
|
1280
|
200 Hz @Full Frame 4 kHz maximum Speed |
Standardsensor
|
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| MLWL-Serie | |||
|
1280
|
175 Hz @Full Frame 6 kHz maximum Speed |
Standardsensor
|
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| MLZL-Serie | |||
|
1280
|
200 Hz @Full Frame 4 kHz maximum Speed |
Sensoren für eine exakte und zuverlässige Schweißnahtführung
|
|
| Edelstahl-Serie | |||
|
1280 |
200 Hz @Full Frame 4 kHz maximum Speed |
Sensoren im Edelstahlgehäuse mit Schutzklasse IP69K, ideal für die Lebensmittelindustrie und alle Anwendungen, die maximale Schutzklassen erfordern |
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2048
|
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|
175 Hz @Full Frame
6 kHz maximum Speed |
|||
| MLSL123S50 | |||
|
1280
|
Die Messrate ist durch die interne Datenverarbeitung reduziert.
|
Smarter Sensor für exakte Winkelmessungen in Abkantpressen
|
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