Vergleich der Sensoren

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Die "Qual der Wahl":
Laser-Messsensoren und kapazitive Messsensoren

Eine Gegenüberstellung der TG Sensoren der Firma SEICHTER GmbH:
Kapazitives Messsystem (DMU), Laser-Messsystem (LMU)

DMU

LMU

Messverfahren

Abstandsmessung zwischen einer Elektrode und einem Dielektrikum (Reifenoberfläche). Die gemessene Kapazität, ist ein Maß für den Abstand. Die Dielektrizität des Messobjektes muss auf der gesamten Messspur gleich bleiben.

Abstandsmessung im Triangulationsverfahren. Der Leuchtpunkt des Laserstrahls auf der Messfläche (Reifenoberfläche) wird mit einem optischen System auf einen lichtempfindlichen Empfänger reflektiert. Der Winkel mit dem er empfangen wird, ist ein Maß für den Abstand.

Eignung für Messungen an Reifen

Sehr gute Eignung. Speziell abgestimmte Messflächen auf Vermessung von Reifen. Sehr hohe Dynamik, geeignet für Reifendrehzahlen bis zu 2400 1/min bei der Messung.

Sehr gute Eignung. Ungleich reflektierende Bereiche in der Messspur werden während der Messung ausgeregelt. CCD-Technik und spezielle Anpassungen erlauben eindeutige Abstandinformationen auch außerhalb des Messbereiches. Hohe Dynamik, geeignet für Reifendrehzahlen bis zu 650 1/min bei der Messung.

Messspur

Entsprechend der aktiven Messfläche des Sensors wird auch eine Fläche auf dem Messobjekt abgetastet. Der Abstandswert ist ein integrierter Wert entsprechend der Größe der Fläche. Die Messspurbreite beträgt bei den DMU´s an der Seitenwand 23mm.

Der Lasersensor tastet punktförmig ab. Die Messspur ist eine Linie. Da sichtbares Licht verwendet wird kann die Messspur erkannt werden.

Störempfindlichkeit

Vorteil:

Vor jeder Messung werden Störgrößen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Verschmutzung automatisch ausgeregelt. Dieses bedeutet im rauen Betrieb Unabhängigkeit von Umwelteinflüssen. Mechanisch sehr robuster Sensor.

Nachteil:

Empfindlichkeit auf wechselnde Dielektrizität während der Messung. Schlechte GND-Anbindung von Maschine und Sensorik kann das Messsignal verfälschen.

Vorteil:

Während der Messung wird die unterschiedliche Reflektionsfähigkeit der zu messenden Oberfläche ausgeregelt. Durch diese Regelung und die Verwendung der CCD-Technik ist das System unabhängig von den optischen Eigenschaften des Messobjektes, von glänzender Metalloberfläche bis hin zu matter, schwarzer Gummioberfläche. Die elektrischen Eigenschaften des Reifen spielen keine Rolle.

Nachteil:

Empfindlichkeit gegen Verschmutzung der Optik. Hochgenau ausgerichtete optische Elemente innerhalb des Sensors machen des Lasersensor gegen mechanische Stöße empfindlich.

Runout (Seiten- und Höhenschlag)

Vorteil:

Eine breite Messspur mit integrierender Wirkung ist eine Vorfilterung des Signals. Feine Oberflächenstrukturen wie Schriftzeichen und Austriebe werden so bereits im Originalsignal unterdrückt. Eine einfache digitale Nachbearbeitung des Signals führt zu guten Messergebnissen.

Nachteil:

Feine Oberflächenstrukturen werden nicht erfasst.

Vorteil:

Feine Oberflächenstrukturen werden erfasst. So wird zum Beispiel die Schrifthöhe oder die Profiltiefe erkannt.

Nachteil:

Das Originalsignal hat viele Störinformationen von feinen Oberflächenstrukturen und muss mit aufwendigen digitalen Filtern nachbearbeitet werden. Jede Reifentype muss individuell angepasst werden.

Beulen und Einschnürungen an Reifenseitenwänden

Vorteil:

Die flächigen Erhebungen (Beulen) können durch das flächige Messprinzip deutlich von anderen Erhebungen an der Reifenseitenwand vom Sensor unterschieden werden. Die Auslegung der Messfläche des Sensors ist auf eine typischen Beule hin optimiert. Gute Ergebnisse bei der Standard-Beulenmessung. Kombiniert mit der Messung der Beulendynamik ergeben sich hervorragende Ergebnisse.

Nachteil:

Große Schriften und Austriebe können im Messsignal u. U. nicht ausreichend unterdrückt werden.

Vorteil:

- / -

Nachteil:

Bereits im unbearbeiteten Signal sind Beulen, Schriftzeichen und Austriebe in ungünstigen Fällen nicht von einander zu unterscheiden. D.h., dass auch eine Nachbearbeitung der Signale nicht zu einer sicheren Unterscheidung führen kann. Beulen können nur in einer „freien“ Messspur (ohne Schriftzeichen, Entlüftungsrillen ...) erfasst werden.

Wenn die Beule in der Messspur nicht ausgeprägt ist, wird sie nicht erkannt.

Messbereich

3 – 14 mm

Vorteil:

Durch enge Positionierung der Sensoren am Reifen besteht ein geringer Platzbedarf für die Messeinrichtung.

Nachteil:

Durch schlecht zentrierte Reifen können Kollisionen mit den Sensoren auftreten.

40 – 60 mm

Vorteil:

Durch den großen Messabstand sind Kollisionen mit Reifen unwahrscheinlich.

Nachteil:

Durch die entfernte Positionierung der Sensoren am Reifen besteht ein größerer Platzbedarf für die Messeinrichtung. Es ist eine geeignete Schutzmaßnahme für die Laserklasse 3A notwendig.

Genauigkeit

Ausgabe des Messwertes: 1/100mmTypische Standardabweichung bei Wiederholmessungen an Reifen: 0,03mm

Ausgabe des Messwertes: 1/100mm

Typische Standardabweichung bei Wiederholmessungen an Reifen: 0,03mm

Fazit:

Beide Messverfahren haben ihre speziellen Vorteile, die an die Messaufgabe angepasst sein sollten. Beide Messverfahren sind in RFP-5 Systemen einsetzbar und auch nachträglich austauschbar.

Hinweis:

Kapazitive Sensoren haben sich in der Industrie durch Messgenauigkeit und Robustheit sehr bewährt. In jüngster Zeit wurden Reifen mit hohem SILICA-Anteil in der Laufflächenmischung entwickelt. Die niedrige Dielektrizität dieser Gummimischungen können weiterhin gut mit kapazitiven Sensoren gemessen werden. Wir kennen jedoch einen Reifenhersteller, die einen Reifen haben, der an der Stossstelle des Laufflächenstreifens eine höhere Dielektrizität aufweist als im übrigen Bereich (Kleber mit höherer Dielektrizität?). Diese Reifen sind für die Messung der Lauffläche mit kapazitiven Sensoren nur eingeschränkt geeignet. Wir empfehlen daher besonders Firmen, die Reifen verschiedener Hersteller zu prüfen haben, Lasersensoren für Runout-Messungen zu verwenden. Reifenhersteller selbst sollten prüfen, ob oben beschriebenes Problem auch bei ihnen auftreten kann.