Schnittstellen für Industrie 4.0 - Datenlieferant Lasermesstechnik

In den vergangenen Jahrzehnten wurden Laser vermessen, um den Laser selbst korrekt zu justieren oder individuelle Prozesse zu optimieren. Eine Anbindung an einen PC und damit an ein Netzwerk war häufig nicht erforderlich. Doch die Anforderungen in Industrie und Forschung haben sich deutlich verändert: Die ermittelten Messwerte sollen in vielen Fällen an einem PC ausgewertet bzw. über ein Netzwerk an einen zentralen Datenspeicher übermittelt und analysiert werden. Big Data, Industrie 4.0 oder die Digitalisierung der Fertigung sind Schlagworte, die sich durch alle Branchen ziehen. Dieser Beitrag widmet sich den unterschiedlichen Möglichkeiten, die Ophir bietet, um die Sensoren an einen PC bzw. ein Netzwerk anzuschließen.

Klassischerweise besteht ein Leistungsmessgerät aus einem kalibrierten Sensor und einem kalibrierten Anzeigegerät, die beide unabhängig von einem PC arbeiten. Um die Daten auszulesen, verfügen die Anzeigegeräte zum Teil über eingebaute Schnittstellen. Alternativ zu dem separaten Display kann man die Anzeigefunktion auch dem PC übergeben, benötigt dafür aber eine entsprechende Software und eine kalibrierte Schnittstelle. Im Grunde ist eine Ophir PC-Schnittstelle ein Anzeigegerät bzw. Meter ohne Display. Die wahre Zielsetzung des Anzeigegeräts ist es, das rein analoge Signal des Sensors – sehr präzise – in einen digitalen Wert umzuwandeln, der entweder auf dem Display selbst oder einer PC-Software wie StarLab angezeigt werden kann. Dafür gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Neben den klassischen handgehaltenen Anzeigegeräten, gewinnt die direkte Datenanzeige und -auswertung über PC und Netzwerke immer mehr an Bedeutung. Doch wie lässt sich Ihr Laser direkt über Ethernet vermessen?

Helios
Der einfachste Weg, die Laserleistungen von 100W bis 12kW und Laserenergie von 10J bis 10kJ in einem industriellen Prozess zu ermitteln, ist HELIOS. Das robuste und kompakte Messgerät wurde speziell für Anwendungen mit Festkörperlasern in der automatisierten Fertigung entwickelt und verfügt über integrierte RS232- oder Profinet-Schnittstellen. Das robuste Mess-System ermittelt präzise und schnell hohe Leistungen von industriellen Dioden, Faser- oder Nd:YAG-Lasern, die es direkt über das Industrie-Netzwerk weiterleitet.

Helios

Ethernet Adapter EA-1
Die einfache Anbindung separater Sensoren (alle Standard Sensoren oder OEM-Sensoren mit Smart Head Connector aus dem umfangreichen Ophir Katalog) in ein Ethernet-Netzwerk ermöglicht der Ethernet Adapter EA-1, der mit nahezu jedem Sensor verwendet werden kann und diesen damit in ein Ethernet-Lasermessgerät verwandelt. Die Messköpfe werden daran angeschlossen und senden die gemessenen Daten direkt über das vorhandene Ethernet zur weiteren Verarbeitung. Diese räumliche Unabhängigkeit spielt in vielen Bereichen eine große Rolle, darunter auch in der industriellen Automatisierung aber auch in der Forschung und Entwicklung, wo zum Teil mehrere Hundert Sensoren in einem einzelnen Versuchsaufbau verwaltet werden.

Ethernet Adapter EA-1

Eine weitere interessante Anwendung eines Ethernet-basierenden Sensors ist das Remote Monitoring. Das ist beispielsweise für Berater wichtig, die die Ingenieure im Feld mit dediziertem technischem Know-how unterstützen oder für Qualitätsbeauftragte, die eine ganze Fabrik mit allen Sensoren überwachen müssen. Ethernet-Konnektivität bedeutet, dass Sie diesen Aufgaben ortsunabhängig per Internet nachgehen können.

Wer nicht unbedingt einen direkten Anschluss an ein Ethernet sucht, sondern vielmehr den Sensor an einen PC anschließen möchte, findet hier einige Alternativen:

Quasar – Die Fernsteuerung für Ihren Sensor

Dieses einzigartige Gerät erlaubt es, Sensor und Schnittstelle über Bluetooth kabellos mit jedem PC zu betreiben. In diesen Fällen liefert die Bluetooth Funktion den entscheidenden Vorteil:

  • Ihr Lasersystem ist schon komplett verkabelt. Quasar spart Ihnen ein zusätzliches Kabel.
  • Sie möchten die Messungen Ihres Lasers an einer anderen Stelle verfolgen und auswerten. Dies ist häufig in Forschungseinrichtungen der Fall, wo sich der Laser in einem Labor befindet, er aber vom Büro aus analysiert werden soll bzw. die Versuchsumgebung für Menschen ungeeignet ist (Vakuum, spezielle Gasathmosphären oder einfach nur kein Platz).
  • In einigen Fällen - beispielsweise bei Lasern mit sehr hoher Leistung – ist es einfach zu gefährlich, sich dem Laser während der Anwendung auszusetzen. Auch in diesem Beispiel ist die kabellose Variante mit Quasar eine echte Alternative.

 

 

Quasar

Juno – Leichtgewichtig, schlank und sehr beliebt
Juno ist unsere klassische PC-Schnittstelle mit USB-Anschluss und kann Pulse bis 10 kHz aufzeichnen – eine sehr außergewöhnliche Funktion, die sonst nur Pulsar bietet. Die geringen Abmessungen dieser Schnittstelle lassen es wie ein Bestandteil des Kabels zwischen Sensor und PC erscheinen. Mittels der kostenfrei erhältlichen StarViewer Android App lassen sich damit auch Smartphones oder Tablets schnell in ein Leistungsmessgerät verwandeln. Insgesamt ist Juno die ideale Lösung - auch für den mobilen Einsatz, sofern keine Gründe für die Nutzung von Quasar oder Pulsar sprechen.

Juno

Pulsar – 4-in-1, 2-in-1 und 1-in-1
Pulsar-4 bietet eine echte Alternative, wenn vier Sensoren angeschlossen werden sollen, die ansonsten vier einzelne Junos erfordern würden. Auch das Pulsar-2 hat den großen eingebauten Vorteil, eben zwei Sensoren gleichzeitig anschließen zu können. Doch wo liegen die Vorteile des Pulsar-1 – schauen wir auf diese Abbildungen:

Pulsar

Auch von den Abmessungen besteht kein Unterschied zwischen den beiden Varianten. Allerdings bietet das Pulsar den exaktesten Zeitstempel – bis hinunter auf eine 1 Mikrosekunde – und es ist die schnellste PC-Verbindung. Pulsar kann für Energiepulse einer Rate von bis zu 25 kHz verwendet werden. In dieser Beziehung ist es einzigartig im Vergleich zu unseren anderen Schnittstellen und schneidet auch im Marktvergleich hervorragend ab.

Aufgrund der extrem hohen Log-Rate des Pulsars ergaben sich zwei Vorbehalte:

Pulsar arbeitet nur so schnell wie Ihr Energiesensor. Das sollte zwar eigentlich klar sein, aber es zeigt sich, dass es besser ist, darauf hinzuweisen. Wenn der Sensor eine maximale Pulsrate von 10 kHz hat, kann auch Pulsar keine höhere Rate ausgeben. Ophir hat Sensoren im Angebot, die Pulsraten bis 25 kHz messen, also wenn Sie die Anwendung dazu haben, ist das die Lösung.

Darüber hinaus ist die maximale Log-Rate, wie Sie sich vorstellen können, nicht schwarz/weiß zu sehen. Man kann auch ein Pulsar für Frequenzen über 25 kHz oder Juno für mehr als 10 kHz verwenden. Unsere PC-Schnittstellen sind dafür ausgelegt, auch bei höheren Frequenzen zu arbeiten, in dem sie einfach so viele Pulse wie möglich aufzeichnen ohne die Spezifikation zu überschreiten. Juno kann beispielsweise mit einer 20KHz Quelle eingesetzt werden, zeigt dann nach wie vor die Messpunkte korrekt an, stellt aber eben nur die Hälfte der Pulse tatsächlich dar. Wenn Sie alle Pulse einzeln aufgelöst sehen möchten, nutzen Sie bitte Pulsar.

Effy Shafner und Christian Dini