Der technische Fortschritt verändert die Art und Weise, wie Unternehmen Produkte entwickeln, fertigen und vermarkten. Der Schritt zu einer neuen Produktionstechnologie, die sich komplett von der vorhergehenden unterscheidet, wird als industrielle Revolution bezeichnet. Durch neue Produktionstechnologien ändern sich in vieler Hinsicht die Arbeitsbedingungen und Lebensweisen der Mitarbeiter in der Fertigung grundlegend. Die technologischen Fortschritte von der ersten industriellen Revolution im 18. Jahrhundert bis zu Industrie 4.0 im 21. Jahrhundert kennzeichnen die Gesellschaft in jeder Lebensphase.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Sensoren in der Automatisierung
2.1 Grundsätzliches
2.2 Ausgewählte Anwendungsbereiche von Sensoren
2.2.1 Piezoelektrischer Effekt
2.2.2 Kapazitive Sensoren
2.2.3 Induktive Sensoren
2.3 Optische Sensoren
2.3.1 Grundsätzliches
2.3.2 Photoelektrischer Effekt
2.3.3 Messprinzip der Lasertriangulation
2.3.4 Erweiterung zum Lichtschnittverfahren
3 Möglichkeiten der vorausschauenden Instandhaltung
4 Anlagensicherheit
5 Fazit zur Sensortechnik in der Industrie 4.0
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die zentrale Rolle von Sensoren als unverzichtbare Informationsquellen in modernen automatisierten Produktionsprozessen und analysiert deren Beitrag zur Effizienzsteigerung und Sicherheit in der Industrie 4.0.
- Grundlagen und Definition der Sensorik
- Physikalische Wirkprinzipien verschiedener Sensortypen
- Einsatzmöglichkeiten in der vorausschauenden Instandhaltung
- Bedeutung für die Anlagensicherheit
- Nutzen von Datenerfassung für die Smart-Factory
Auszug aus dem Buch
2.3.3 Messprinzip der Lasertriangulation
Optische Sensoren, die nach dem geometrischen Messverfahren des Triangulationsprinzips (Abbildung 8) funktionieren, sind in der berührungslosen Abstandsmessung am meisten verbreitet. Die Abstandsmessung kann auf Grundlage der Sensorbauweise nur in einen festgelegten Messbereich stattfinden, denn der Laser und die Kamera sind fest in einem Gehäuse verbaut. Über eine Optik wird ausgehend von der Strahlungsquelle (Laserdiode) eine Laserlinie aus monochromatischem Licht senkrecht auf die Oberfläche des zu messenden Objektes projiziert. Das, von der Messoberfläche, reflektierte Licht dieser Laserlinie wird über eine hochwertige Empfängeroptik (Glasprisma) auf der Sensor-Matrix abgebildet.
Ist der Laserstrahl nicht senkrecht auf die Objektoberfläche ausgerichtet, sind Messfehler nicht ausgeschlossen. Fehlereinflüsse können sich durch Reflexion, Farbunterschiede, Temperatureinflüsse, Fremdlichteinwirkung, mechanische Schwingungen, oder Abschattungen auswirken. Ändert sich die Entfernung des Messobjektes unter der Einstrahlung der Laserlinie, so ändern sich der Winkel, unter dem die Laserline zur Kamera-Matrix reflektiert wird.
Aus dieser Positionsänderung lässt sich unter Anwendung trigonometrischer Berechnungen der Abstand berechnen. Somit ist das Triangulationsprinzip optimal für die Abstandsmessung von bewegten Objekten geeignet. Darüber hinaus wird die exakte Position jedes einzelnen Punktes der Messoberfläche erfasst.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung beschreibt die historische Entwicklung der industriellen Revolutionen und leitet zur aktuellen Ära von Industrie 4.0 über.
2 Sensoren in der Automatisierung: Dieses Kapitel erläutert die Funktionsweise von Sensoren als Schnittstelle zur Umwelt und stellt verschiedene physikalische Messprinzipien detailliert dar.
3 Möglichkeiten der vorausschauenden Instandhaltung: Es wird analysiert, wie Sensordaten zur Zustandsüberwachung von Maschinen genutzt werden, um Ausfallzeiten durch rechtzeitige Instandhaltungsmaßnahmen zu minimieren.
4 Anlagensicherheit: Dieses Kapitel thematisiert den Einsatz von sensorgestützten Schutzeinrichtungen, wie Lichtvorhängen, zur Unfallvermeidung in automatisierten Fertigungsumgebungen.
5 Fazit zur Sensortechnik in der Industrie 4.0: Abschließend wird die tragende Rolle der Sensorik für die Realisierung autonom agierender Smart-Factories zusammengefasst.
Schlüsselwörter
Automatisierung, Industrie 4.0, Sensortechnik, Smart-Sensor, Messprinzip, Induktive Sensoren, Kapazitive Sensoren, Optische Sensoren, Lasertriangulation, Instandhaltung, Predictive Maintenance, Anlagensicherheit, Digitalisierung, Smart-Factory, Fertigungsmesstechnik
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der essenziellen Bedeutung von Sensoren als Informationsquelle, die den technologischen Wandel in der Automatisierung und der Industrie 4.0 erst ermöglichen.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Der Fokus liegt auf der Sensortechnik, deren physikalischen Grundlagen bei der Messwerterfassung, der präventiven Maschinenwartung und den Sicherheitsaspekten in der Produktion.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es aufzuzeigen, wie moderne Sensorik Daten liefert, die für die Selbststeuerungsprozesse und die Effizienz in einer Smart-Factory unerlässlich sind.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es handelt sich um eine theoretische Ausarbeitung, die elektrotechnische Grundlagen und industriepraktische Anwendungskonzepte auf Basis relevanter Fachliteratur strukturiert zusammenfasst.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Vorstellung verschiedener Sensortypen (piezoelektrisch, kapazitiv, induktiv, optisch), Methoden der vorausschauenden Instandhaltung sowie technische Lösungen zur Absicherung von Gefahrenbereichen.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Begriffe wie Smart-Factory, Internet of Things (IoT), Lasertriangulation und Predictive Maintenance bilden den Kern der terminologischen Ausrichtung.
Wie unterscheidet sich die Lasertriangulation von anderen Verfahren?
Das Verfahren nutzt geometrische Berechnungen basierend auf der Positionsänderung reflektierter Laserlinien, was es besonders präzise für die Abstandsmessung bewegter Objekte macht.
Warum spielt die Instandhaltung eine so große Rolle in der Smart-Factory?
Sie ermöglicht es, durch kontinuierliche Datenüberwachung Wartungsbedarf zu identifizieren, bevor ein Defekt auftritt, wodurch ungeplante Stillstandzeiten in der Produktion entfallen.
- Arbeit zitieren
- Tobias Hüttig (Autor:in), 2021, Sensoren als Informationsquelle in der Automatisierung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1284352
