Einleitung
Schwarze rotierende Objekte lassen sich mit einem Laser-Drehzahlmesser messen. Ob dabei ohne zusätzliche Markierung ein stabiler Messwert erzielt werden kann, hängt jedoch von den Reflexionseigenschaften der Oberfläche und von der Empfindlichkeit des optischen Erfassungssystems ab.
Ein Laser-Drehzahlmesser ermittelt die Drehzahl nicht anhand der Farbe des Messobjekts. Stattdessen erkennt er periodisch auftretende Änderungen des reflektierten Lichts und berechnet daraus die Drehzahl. Eine schwarze Oberfläche macht eine Messung daher nicht grundsätzlich unmöglich. Ist die Oberfläche jedoch stark lichtabsorbierend und reflektiert nur wenig Licht zurück zum Sensor, kann die Erkennung einzelner Umdrehungen unzuverlässig werden.
Bei schwarzen Motorwellen, Riemenscheiben, Lüftern, Walzen und vergleichbaren Bauteilen empfiehlt es sich daher in der Regel, eine kleine Reflexmarke anzubringen.
Wichtige Punkte
● Schwarze rotierende Objekte können mit einem Laser-Drehzahlmesser gemessen werden;
● Schwarze, matte und reflexionsarme Oberflächen liefern häufiger ein zu schwaches optisches Signal;
● Entscheidend ist ein stabiles, periodisches Reflexionssignal mit ausreichendem Kontrast;
● Bei reflexionsarmen Oberflächen ist die Verwendung von Reflexfolie empfehlenswert;
● Üblicherweise sollte pro Umdrehung nur eine eindeutige Reflexmarke vorhanden sein, um Mehrfachzählungen zu vermeiden;
● Der optische Erfassungsbereich sollte während der Messung zuverlässig auf die Bahn der Reflexmarke ausgerichtet bleiben.
Warum Sind Schwarze Oberflächen Schwieriger zu Messen?
Laser-Drehzahlmesser arbeiten in der Regel als berührungslose optische Messgeräte. Das Gerät sendet Licht auf das rotierende Objekt und erfasst mit einem Fotosensor das zurückgeworfene Signal.
Passiert eine Reflexmarke den Erfassungsbereich einmal pro Umdrehung, erkennt das Gerät einen optischen Impuls. Aus der Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit wird anschließend die Drehzahl berechnet.
Schwarze Oberflächen, insbesondere matte schwarze Beschichtungen, absorbieren häufig einen großen Teil des einfallenden Lichts. Dadurch gelangt nur ein schwaches Reflexionssignal zum optischen Empfänger. Ist der Unterschied zwischen Reflexmarke und Hintergrund zu gering, kann das Gerät die einzelnen Umdrehungen nicht zuverlässig erfassen.
Entscheidend ist daher nicht die schwarze Farbe an sich, sondern die Stärke und Stabilität des zurückkommenden optischen Signals.
Kann Ein Schwarzes Objekt Ohne Reflexfolie Direkt Gemessen Werden?
In manchen Fällen ja.
Die Farbe ist nur einer von mehreren Faktoren, die das Reflexionsverhalten beeinflussen. Auch Material, Oberflächenrauheit, Glanzgrad, Einfallswinkel und Umgebungslicht spielen eine Rolle.
Beispiele:
● Glänzender schwarzer Kunststoff kann eine deutliche spiegelnde Reflexion erzeugen;
● Glatt lackiertes schwarzes Metall kann bei bestimmten Winkeln ausreichend Licht zurückwerfen;
● Mattes schwarzes Gummi, strukturierte Beschichtungen und raue Oberflächen liefern häufig nur schwache nutzbare Reflexionen;
● Zwei schwarze Materialien können aufgrund unterschiedlicher Oberflächenbehandlungen ein völlig unterschiedliches Messverhalten zeigen.
Einige schwarze Bauteile lassen sich daher direkt messen. Ein angezeigter Messwert bedeutet jedoch nicht automatisch, dass die Messung ausreichend reproduzierbar ist.
Wenn sich eine Reflexfolie anbringen lässt, sollte eine zufällige Eigenreflexion der schwarzen Oberfläche nicht als dauerhafte Messgrundlage verwendet werden.
Warum Wird Bei Schwarzen Rotierenden Objekten Reflexfolie Empfohlen?
Reflexfolie erzeugt auf einem reflexionsarmen Hintergrund einen Bereich mit deutlich höherer Rückstrahlung.
Wenn der größte Teil der rotierenden Oberfläche schwarz ist und nur eine kleine Fläche stark reflektiert, kann der Sensor den Unterschied zwischen Reflexmarke und Hintergrund leichter erkennen.
Beispiel:
Schwarze Motorwelle → schwaches Reflexionssignal
Reflexmarke passiert den Sensor → starkes Reflexionssignal
Reflexmarke verlässt den Erfassungsbereich → wieder schwaches Signal
Dieser deutliche Signalwechsel erzeugt einen klaren periodischen Impuls und ermöglicht in der Regel eine zuverlässigere Messung als die direkte Nutzung der natürlichen Oberflächenreflexion.
Für schwarze, dunkle, oxidierte, raue, matte oder allgemein reflexionsarme rotierende Bauteile ist Reflexfolie daher meist die bessere Lösung.
Wie Sollte Die Reflexfolie Angebracht Werden?
Die Reflexmarke muss auf einem Bereich angebracht werden, der sich synchron mit dem zu messenden Bauteil dreht.
Bei der Messung einer Motorwelle kann beispielsweise eine kleine Reflexfolie seitlich auf die Welle geklebt werden. Der Drehzahlmesser wird anschließend auf den Bereich ausgerichtet, den die Reflexmarke während jeder Umdrehung passiert.
Empfehlenswert ist:
● Öl, Staub und Feuchtigkeit vor dem Aufkleben entfernen;
● Reflexfolie insbesondere bei hohen Drehzahlen sicher befestigen;
● Die Folie muss nicht die gesamte Oberfläche abdecken, sondern lediglich einen klar erkennbaren Reflexionsbereich bilden;
● Üblicherweise nur eine eindeutige Reflexmarke pro Umdrehung verwenden;
● Den Drehzahlmesser möglichst auf die Vorderseite der vorbeilaufenden Reflexmarke ausrichten;
● Vermeiden, dass Laserpunkt oder Erfassungsbereich während der Messung wiederholt außerhalb der Markierungsbahn liegen.
Bei schnell rotierenden Bauteilen sind außerdem eine sichere Haftung der Reflexfolie und ein ausreichender Sicherheitsabstand zu beweglichen Teilen besonders wichtig.
Warum Wird Normalerweise Nur Eine Reflexmarke Verwendet?
Ein Laser-Drehzahlmesser berechnet die Drehzahl anhand der erkannten optischen Impulse.
Bei einer Reflexmarke pro Umdrehung gilt:
1 Umdrehung = 1 optischer Hauptimpuls.
Damit lässt sich die Drehzahl direkt aus der Impulsfrequenz bestimmen.
Befinden sich zwei deutlich getrennte Reflexmarken auf demselben rotierenden Bauteil, können pro Umdrehung zwei Impulse erzeugt werden. Wird dies vom Gerät nicht entsprechend berücksichtigt, kann der angezeigte Wert ungefähr doppelt so hoch wie die tatsächliche Drehzahl sein.
Beispiel:
Tatsächliche Drehzahl:
1500 U/min
Bei zwei erkannten Impulsen pro Umdrehung kann die Anzeige ungefähr betragen:
3000 U/min
Für eine konventionelle Drehzahlmessung ist daher eine einzige eindeutige Reflexmarke vorzuziehen.
Warum Wird Trotz Reflexfolie Kein Stabiler Messwert Angezeigt?
Wenn bereits Reflexfolie verwendet wird, aber weiterhin kein stabiler Wert angezeigt wird, sollten folgende Punkte geprüft werden:
● Ungünstige Position der Reflexmarke: Die Markierung passiert möglicherweise nicht den tatsächlichen optischen Erfassungsbereich;
● Zu großer Messwinkel: Zu wenig reflektiertes Licht gelangt zurück zum Empfänger;
● Ungeeigneter Messabstand: Außerhalb des empfohlenen Bereichs kann das Reflexionssignal zu schwach werden;
● Zu kleine Reflexfläche: Der Sensor erkennt die Markierung möglicherweise nicht zuverlässig;
● Verschmutzte Reflexfolie: Öl, Staub oder Beschädigungen reduzieren die Reflexionswirkung;
● Laserpunkt nicht auf die Markierungsbahn ausgerichtet: Der Laser trifft zwar das rotierende Bauteil, jedoch nicht zuverlässig die Reflexmarke;
● Weitere stark reflektierende Bereiche: Metallkanten, Schrauben oder blanke Oberflächen können zusätzliche optische Impulse erzeugen;
● Starkes Umgebungslicht: Intensive Fremdbeleuchtung kann unter bestimmten Bedingungen das Signal-Rausch-Verhältnis verschlechtern;
● Drehzahl außerhalb des Messbereichs: Liegt die Drehzahl außerhalb des spezifizierten Bereichs, kann trotz ausreichender Reflexion kein korrekter Messwert ausgegeben werden.
Bei der Fehlersuche sollte daher nicht nur geprüft werden, ob der Laser das Objekt trifft, sondern ob der optische Empfänger ein sauberes und periodisches Reflexionssignal erkennt.
Verhalten Sich Mattschwarze Und Glänzend Schwarze Oberflächen Gleich?
In der Regel nicht.
Mattschwarze Oberflächen absorbieren viel Licht und erzeugen überwiegend diffuse Reflexionen. Dadurch erreicht häufig nur wenig nutzbares Licht den Sensor, was die direkte Messung erschwert.
Glänzend schwarze Oberflächen können bei geeigneter Ausrichtung eine stärkere spiegelnde Reflexion erzeugen. Deshalb ist unter bestimmten Bedingungen auch ohne Reflexfolie eine Messung möglich.
Spiegelnde Reflexion ist jedoch stark richtungsabhängig. Bereits geringe Änderungen der Geräteposition oder des Messwinkels können dazu führen, dass deutlich weniger Licht zum Sensor zurückkehrt. Auch bei glänzend schwarzen Oberflächen kann die direkte Messung daher instabil sein.
Wenn Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit wichtig sind, ist geeignete Reflexfolie sowohl bei matten als auch bei glänzenden schwarzen Oberflächen die robustere Lösung.
Kann Die Geschwindigkeit Eines Schwarzen Gummiriemens Direkt Gemessen Werden?
Das hängt von der gewünschten Messgröße ab.
Soll die Drehzahl einer Riemenscheibe oder Walze bestimmt werden, ist es in der Regel sinnvoller, die Reflexmarke auf der Riemenscheibe, der Welle oder einem anderen starren rotierenden Bauteil anzubringen, anstatt die schwarze Gummioberfläche des Riemens direkt zu erfassen.
Schwarzes Gummi weist häufig eine geringe Reflexion, eine strukturierte Oberfläche und geringe Positionsänderungen während des Betriebs auf. Dies kann die optische Erfassung erschweren.
Soll hingegen die lineare Bandgeschwindigkeit bestimmt werden, kann die Drehzahl über den Rollendurchmesser umgerechnet oder ein Kontakt-Drehzahlmesser mit Funktion zur linearen Geschwindigkeitsmessung verwendet werden.
Kann Weiße Farbe Oder Weißes Klebeband Reflexfolie Ersetzen?
Unter bestimmten Bedingungen kann eine weiße Markierung auf schwarzem Hintergrund einen ausreichenden optischen Kontrast erzeugen.
Normales weißes Klebeband, Etikettenmaterial oder Farbe besitzt jedoch nicht zwingend dieselben Reflexionseigenschaften wie spezielle Reflexfolie. Das Verhalten kann je nach Lichtwellenlänge, Messwinkel und Abstand deutlich variieren.
Für kurzfristige Kontrollmessungen kann eine weiße Markierung getestet werden. Für reproduzierbare, regelmäßige oder industrielle Messungen ist spezielle Reflexfolie in der Regel die bessere Wahl.
Muss Der Laser Senkrecht Auf Die Reflexfolie Treffen?
Für ein stabiles Reflexionssignal sollte der Drehzahlmesser möglichst direkt auf die Vorderseite der Reflexmarke ausgerichtet werden. Sehr große Neigungswinkel sollten vermieden werden.
Dies ist besonders wichtig, wenn die Reflexfläche klein, der Messabstand relativ groß oder die Umgebungsbeleuchtung ungünstig ist.
Der zulässige Messabstand und die empfohlene Ausrichtung sind den technischen Angaben des jeweiligen Drehzahlmessers zu entnehmen.
Der sichtbare Laserpunkt dient dabei in erster Linie als Zielhilfe. Entscheidend für die Drehzahlberechnung ist, ob der optische Empfänger die während der Rotation entstehenden Reflexionsimpulse zuverlässig erkennt.
FAQ
Kann eine schwarze Motorwelle mit einem Laser-Drehzahlmesser gemessen werden?
Ja. Empfehlenswert ist, seitlich auf der Motorwelle eine Reflexmarke anzubringen und den Drehzahlmesser auf deren Umlaufbahn auszurichten. Dadurch wird in der Regel ein stabilerer Messwert erzielt als bei direkter Messung der unbehandelten schwarzen Oberfläche.
Warum können manche schwarzen Oberflächen trotzdem direkt gemessen werden?
Weil die Farbe nicht allein über die Reflexion entscheidet. Glänzender schwarzer Kunststoff, beschichtetes Metall und andere glatte Oberflächen können ausreichend Licht zum Sensor zurückwerfen.
Der Laser trifft das schwarze Objekt, aber es wird keine Drehzahl angezeigt. Ist das Gerät defekt?
Nicht unbedingt. Häufig ist das reflektierte Signal lediglich zu schwach. Zunächst sollten Reflexfolie, Messabstand und Ausrichtung überprüft werden.
Ist eine größere Reflexmarke immer besser?
Nein. Die Reflexmarke muss lediglich groß genug sein, um zuverlässig erkannt zu werden. Bei kleinen Durchmessern oder hohen Drehzahlen kann eine übermäßig große Markierung die Impulsgrenzen weniger eindeutig machen.
Können zwei Reflexmarken auf einer Welle angebracht werden?
Für eine normale Drehzahlmessung ist dies nicht empfehlenswert. Zwei Reflexmarken können zwei Impulse pro Umdrehung erzeugen und dadurch einen ungefähr doppelt so hohen Messwert verursachen.
Sind schwarze Objekte grundsätzlich schwieriger zu messen als weiße?
Nicht grundsätzlich. Auch Material, Rauheit, Glanzgrad, Winkel und Umgebungslicht beeinflussen das Reflexionsverhalten. Mattschwarze Oberflächen liefern jedoch typischerweise schwächere Reflexionssignale und benötigen daher häufiger eine Reflexmarke.
Fazit
Schwarze rotierende Objekte können mit einem Laser-Drehzahlmesser gemessen werden. Entscheidend ist nicht die Farbe selbst, sondern ob ein klares, stabiles und periodisches Reflexionssignal erzeugt wird.
Bei schwarzen, matten, rauen oder reflexionsarmen Oberflächen kann eine direkte Messung zu fehlenden, schwankenden oder schlecht reproduzierbaren Messwerten führen. Zuverlässiger ist es, eine geeignete Reflexmarke auf dem rotierenden Bauteil anzubringen, damit jede Umdrehung eindeutig erkannt werden kann.
Für reproduzierbare industrielle Messungen sollten außerdem Position der Reflexfolie, Messabstand, Messwinkel, Sauberkeit der Oberfläche und mögliche zusätzliche Reflexionsstellen berücksichtigt werden.
