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H.-D. Rudolph GmbH - optische Messgeräte


Wir, die H.-D. Rudolph GmbH, entwickeln und fertigen elektro-optische Präzisionsmessgeräte zum berührungsfreien Messen mechanischer Größen in den Bereichen Forschung, Entwicklung und Produktion. Die Basisprodukte bilden den Ausgangspunkt vieler unserer Messgeräte. Sie gewähren ein hohes Maß an Flexibilität, um auf kundenspezifische Wünsche einzugehen und kommen bei den unterschiedlichsten Messaufgaben zum Einsatz. Eine Übersicht über unsere Produkte finden Sie in der Produktübersicht.

 

News

Vom 9. September bis 11. September 2019 finden Sie uns auf der Internationalen DYMAT Conference in Stresa  (www.dymat.org). 

 

 

Auszug unserer Produkte

Extensometer Model 200XR

Das elektro-optische Extensometer 200XR misst berührungsfrei die Bewegung von zwei Schwarzweiß-Kanten auf einer Dehnungsprobe. Das analoge Ausgangssignal ist proportional der Dehnung. Das Extensometer arbeitet im Frequenzbereich 0 - 250 kHz. Der integrierte Sucher und die beiden LCD-Anzeigen erleichtern die notwendigen Einstellungen; darüber hinaus kann man die Schwarzweiß-Kanten auf der Probe während des Messvorgangs durch den Sucher beobachten. Objektiveinheiten mit unterschiedlichen Messbereichen von 1 mm bis 500 mm können mit Hilfe eines Flansches an das Modell 200XR montiert werden. Die Objektiveinheiten sind so kalibriert, dass eine Ausgangsspannung von ±10V für den Dehnungsbereich am Ausgang Δl ansteht. Mehr hierzu unter Extensometer 200XR.

 

Digital Extensometer ZS 32

Mit einer Auflösung von 1:128000 bei 4673 Messungen pro Sekunde misst das digitale Extensometer ZS128 auf elektro-optischem Wege Dehnungen an Materialproben. Die digitalen Sensorelemente garantieren eine hohe Konstanz und wartungsfreien Betrieb. Die Ausgabe kalibrierter Messwerte erfolgt unmittelbar sowohl im Kurzzeitversuch als auch beim Dauertest. Der ZS 128 ist in der Lage an bis zu 3000° C heißen Materialien Dehnungsmessungen durchzuführen. Weitere Informationen zu unserem digitalen Extensometer finden Sie im Artikel Digitales Extensometer ZS 128.

 

Elektro-Optische Wegmesser 100R

Der Elektro-Optische Wegmesser 100R misst berührungsfrei die Bewegung einer Schwarzweiß-Kante (Messfläche). Das analoge Ausgangssignal ist proportional der Bewegung der Messfläche im Frequenzbereich 0 - 250 kHz. Der integrierte Sucher und die LCD-Anzeige erleichtern die notwendigen Einstellungen; außerdem kann man die Schwarzweiß-Kante während des Messvorgangs durch den Sucher beobachten. Objektive mit unterschiedlichen Messbereichen von 0,2 mm bis 20 m können mit Hilfe eines Flansches an das Modell 100R montiert werden. Die Objektive sind so kalibriert, dass eine Ausgangsspannung von ±5V für den jeweiligen Messbereich am Ausgang ansteht. Weitere Informationen zu dieser Kamera finden Sie im Artikel Wegmesser 100R.




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ZS32

HCF: High-Cycle-Fatigue

Bei periodischer Last können Materialien vorzeitig versagen. Das kann ein wichtiger Faktor für die  Bauteilauslegung sein. Daher führt man in der Werkstoffprüfung Tests zur Bestimmung von Eigenschaften bei Materialien durch. Man unterscheidet dabei zwei bzw. drei verschiedene Arten von Ermüdung:

 

  • Low-Cycle-Fatigue (LCF) für die Niedriglastwechsel-Ermüdung
  • High-Cycle-Fatigue (HCF)
  • Very-High-Cycle-Fatigue (VHCF) für Dauerschwingverhalten

  

In diesem Artikel befassen wir uns mit dem High-Cycle-Fatigue (HCF) und dem Very-High-Cylcle-Fatigue (VHCF) Verfahren. Beim HCF wird der Prüfling in seinem Dauerschwingverhalten getestet. Die dabei verwendeten Parameter für die Tests unterscheiden sich stark und sind nicht eindeutig definiert. In vielen Fällen beschreibt man einen Test als HCF-Versuch bei 104 bis 108 Zyklen und einer Frequenz von 20 bis 250 Hz. Bei mehr als 108 Zyklen wird dann oft von VHCF gesprochen. Die Definitionen sind jedoch nicht eindeutig; von VHCF wird teils auch schon bei weniger als  108 Zyklen gesprochen. Bei den Frequenzen sind wir auch schon auf Versuche bis 35 kHz gestoßen.

 

HCF-Versuche messen

Die H.-D. Rudolph GmbH befasst sich mit der Messung von HCF-Versuchen und VHCF-Versuchen. Da die Frequenzen – im Gegensatz zu LCF-Versuchen – sehr hoch sein können, geht es bei der Auswahl von Messgeräten nicht nur um eine hohe Auflösung, sondern auch um hohe Messfrequenzen. Darüber hinaus sollen die Messgeräte in manchen Fällen auch an sehr heißen Proben (bis 3000 Grad Celsius) messen können, was mit mechanisch berührenden Verfahren sehr problematisch ist. Ein weiterer Vorteil des elektro-optischen Messprinzips besteht darin, dass alle mechanischen Bauteile im Messgerät fest montiert sind und es somit zu keinem mechanischen Verschleiß während des Betriebs kommt.

Sofern Sie bei einem HCF-Versuch bzw. VHCF-Versuch messen möchten, kontaktieren Sie uns bitte, um ein auf Ihre Anforderungen zugeschnittenes System anzufragen. 

Um Ihnen einen ersten Überblick über unsere Möglichkeiten zu geben, folgt nun die Vorstellung einiger Standardlösungen für (Very-)High-Cycle-Fatigue Versuche. Dabei bieten wir Systeme mit Messraten bis 500 kHz und bis 1:128000 an.

 

 

CCD-Zeilensensor ZS64A5K

Der ZS64A5K ist ein CMOS-Zeilensensor, der sich eines digitalen Linienabtastverfahrens bedient, um Kantenpositionen (Hell-Dunkel-Kontrast) berührungsfrei zu messen. Dabei wird das zu messende Objekt durch ein Objektiv auf ein lineares Array im Sensor abgebildet. Das verwendete Objektiv bestimmt den Messbereich. Standardmäßig liegen die Messbereiche zwischen 5 mm und 5000 mm.

 

ZS32

Besonderheiten des ZS64A5K

  • Sehr hohe Auflösung von 1:64000
  • Messbereich: 5 mm – 5000 mm
  • Hohe Empfindlichkeit für kürzeste Belichtungszeiten
  • Abtastrate: 4673/s
  • Schmale Abtastbreite
  • Standardversion: Detektieren von zwei Kantenpositionen, hell/dunkel oder dunkel/hell
  • Messwerte: Kante A, Kante B, B-A oder (A+B)/2
  • Optional: Detektieren von max. 8 Kantenpositionen
  • Analoge, kalibrierte Messwerte sofort nach jedem Abtastvorgang
  • Anzeige mit integriertem LCD-Bildschirm
  • Der ZS64A5K ist zum Betrieb mit 18 – 36 V Gleichspannung ausgelegt.

 

 

ZS128 (Digitales Extensometer)

Digital Extensometer ZS 32

Mit einer Auflösung von 1:128000 bei 4673 Messungen pro Sekunde misst das digitale Extensometer ZS128 auf elektro-optischem Wege Dehnungen an Materialproben. Die digitalen Sensorelemente garantieren eine hohe Konstanz und wartungsfreien Betrieb. Die Ausgabe kalibrierter Messwerte erfolgt unmittelbar sowohl im Kurzzeitversuch als auch beim Dauertest. Der ZS128 ist in der Lage an bis zu 3000° C heißen Materialien Dehnungsmessungen durchzuführen.

 

Besonderheiten des ZS128 (Digitales Extensometer)

  • Messbereiche: 2 mm - 1000 mm
  • Messabstände: 40 mm - 10 m
  • Auflösung: 0,0016 %
  • Abtastrate:  4673/s

 

 

200XR (Extensometer):

Das elektro-optische Extensometer 200XR misst berührungsfrei die Bewegung von zwei Schwarzweiß-Kanten auf einer Dehnungsprobe. Das analoge Ausgangssignal ist proportional der Dehnung.  Der integrierte Sucher und die beiden LCD-Anzeigen erleichtern die notwendigen Einstellungen; darüber hinaus kann man die Schwarzweiß-Kanten auf der Probe während des Messvorgangs durch den Sucher beobachten. 

 

Besonderheiten des 200XR (Extensometer):

  • Messbereiche: 1 mm bis 500 mm.
  • Frequenzbereich: 0 - 250 kHz (Sonderausführung mit 500 kHz)
  • Ausgangsspannung: +/- 10 V
  • Ausgabe von Einzelmesskanten und Dehnung
  • Ausgangssignale stets live und kalibriert
  • Messlängenadapter lieferbar (optional)

Hopkinson Bar

 

 

Zeilensensor  ZS16AHS:

ZS32

Der ZS16AHS ist ein Zeilensensor, der sich eines digitalen Linienabtastverfahrens bedient, um Positionen berührungsfrei zu messen. Dabei wird das zu messende Objekt durch ein Objektiv auf ein lineares Array im ZS16A bzw. ZS16AHS abgebildet. Das verwendete Objektiv bestimmt den Messbereich. Standardmäßig liegen die Messbereiche zwischen 1 mm und 2000 mm. 

 

Besonderheiten des ZS16AHS

  • Hohe Auflösung: 1:16000 (interpoliert)
  • Messbereiche: 1 mm - 2000 mm
  • Messabstände: 20 mm - 200 m
  • Hohe Empfindlichkeit für kürzeste Belichtungszeiten
  • Abtastrate: 4673/s 
  • Schmale Abtastbreite
  • Analoge Messwertausgabe
  • Betrieb mit 18 – 36 V Gleichspannung 
  • Kalibrierte Live-Ausgangssignale für dehnungsgeregelte Versuche 

 

Low-Cycle-Fatigue (LCF)

Unter zyklischer Beanspruchung können Bauteile vorzeitig versagen. Das kann ein wichtiges Kriterium für die  Auslegung von Bauteilen sein. Daher führt man in der Werkstofftechnik bzw. Materialprüfung Versuche zur Ermittlung von Materialeigenschaften durch. Man unterscheidet dabei zwei verschiedene Arten von Ermüdung: 

  • Low-Cycle-Fatigue (LCF) für die Niedriglastwechsel-Ermüdung
  • High-Cycle-Fatigue (HCF) für Dauerschwingverhalten

 

In diesem Artikel befassen wir uns mit dem Low-Cycle-Fatigue. Beim LCF wird der Prüfling bei hohen Schwingungsamplituten und plastischer Verformung getestet. Die Belastung sorgt in vielen Fällen für ein Versagen der Probe innerhalb von 10.000 Zyklen. Die Testfrequenz liegt typischerweise zwischen 0,01 und 5 Hz.

  

LCF-Versuche messen

Die H.-D. Rudolph GmbH befasst sich seit ihrer Gründung mit der Dehnungsmessung bei LCF-Versuchen. Da die Frequenzen bei der Versuchsdurchführung recht niedrig sind, geht es bei der Auswahl von Messgeräten vor allem um eine hohe Auflösung. Darüber hinaus sollen die Messgeräte auch an sehr heißen Proben (bis 3000 Grad Celsius) messen können. Der Vorteil des elektro-optischen Messprinzips besteht darin, dass alle mechanischen Bauteile im Messgerät fest montiert sind und es somit zu keinem mechanischen Verschleiß während des Betriebs kommt.

Sofern Sie bei einem LCF-Versuch messen möchten, kontaktieren Sie uns bitte, um ein auf Ihre Anforderungen zugeschnittenes System anzufragen. Um Ihnen einen ersten Überblick über unsere Möglichkeiten zu geben folgt nun die Vorstellung einiger Standardlösungen für LCF-Versuche.

 

CCD-Zeilensensor ZS64A5K

Der ZS64A5K ist ein CMOS-Zeilensensor, der sich eines digitalen Linienabtastverfahrens bedient, um Kantenpositionen (Hell-Dunkel-Kontrast) berührungsfrei zu messen. Dabei wird das zu messende Objekt durch ein Objektiv auf ein lineares Array im Sensor abgebildet. Das verwendete Objektiv bestimmt den Messbereich. Standardmäßig liegen die Messbereiche zwischen 5 mm und 5000 mm.

 

ZS32

Besonderheiten des ZS64A5K:

  • Sehr hohe Auflösung von 1:64000
  • Messbereich: 5 mm – 5000 mm
  • Hohe Empfindlichkeit für kürzeste Belichtungszeiten
  • Abtastrate: 4673/s
  • Schmale Abtastbreite
  • Standardversion: Detektieren von zwei Kantenpositionen, hell/dunkel oder dunkel/hell
  • Messwerte: Kante A, Kante B, B-A oder (A+B)/2
  • Optional: Detektieren von max. 8 Kantenpositionen
  • Analoge, kalibrierte Messwerte sofort nach jedem Abtastvorgang
  • Anzeige mit integriertem LCD-Bildschirm
  • Der ZS64A5K ist zum Betrieb mit 18 – 36 V Gleichspannung ausgelegt.

 

 

ZS128 (Digitales Extensometer)

Digital Extensometer ZS 32

Mit einer Auflösung von 1:128000 bei 4673 Messungen pro Sekunde misst das digitale Extensometer ZS128 auf elektro-optischem Wege Dehnungen an Materialproben. Die digitalen Sensorelemente garantieren eine hohe Konstanz und wartungsfreien Betrieb. Die Ausgabe kalibrierter Messwerte erfolgt unmittelbar sowohl im Kurzzeitversuch als auch beim Dauertest. Der ZS128 ist in der Lage an bis zu 3000° C heißen Materialien Dehnungsmessungen durchzuführen.

 

Besonderheiten des ZS128 (Digitales Extensometer)

  • Messbereiche: 2 mm - 1000 mm
  • Messabstände: 40 mm - 10 m
  • Auflösung: 0,0016 %
  • Abtastrate:  4673/s

 

 

Zeilensensoren ZS16A und ZS16AHS

ZS32

ZS16A und ZS16AHS sind Zeilensensoren, die sich eines digitalen Linienabtastverfahrens bedienen, um Positionen berührungsfrei zu messen. Dabei wird das zu messende Objekt durch ein Objektiv auf ein lineares Array im ZS16A bzw. ZS16AHS abgebildet. Das verwendete Objektiv bestimmt den Messbereich. Standardmäßig liegen die Messbereiche zwischen 1 mm und 2000 mm. 

 

Besonderheiten des ZS16A und ZS16AHS:

 

  • Hohe Auflösung: 1:16000 (interpoliert)
  • Messbereiche: 1 mm - 2000 mm
  • Messabstände: 20 mm - 200 m
  • Hohe Empfindlichkeit für kürzeste Belichtungszeiten
  • Abtastrate ZS16A: 1000/s
  • Abtastrate ZS16AHS: 4673/s 
  • Schmale Abtastbreite
  • Analoge Messwertausgabe
  • Betrieb mit 18 – 36 V Gleichspannung 
  • Kalibrierte Live-Ausgangssignale für dehnungsgeregelte Versuche 

 

Video LCF-Versuch:

 

Extensometer Übersicht

ZS32

Unter einem Extensometer versteht man ein Messgerät, das in der Materialprüfung die Dehnung von Materialproben - zum Beispiel beim Zugversuch - erfasst. Grundsätzlich unterscheidet man dabei zwischen berührendem und berührungsfreiem Messen. Eine berührende Messung kann mit einem Ansetzaufnehmer durchgeführt werden; dieser hat mindestens zwei Messschneiden, die an der Probe mechanisch angesetzt werden. Bei Dehnung der Probe verändert sich die Länge zwischen den Messschneiden und man erhält dadurch die Längenänderung des Prüflings.

 

ZS32

Beim berührungsfreien Messen werden optische Extensometer eingesetzt. Man unterscheidet dabei zwischen analogen und digitalen Extensometern. Um Dehnungen an Materialproben zu messen wird in vielen Fällen die Probe mit Schwarzweiß-Markierungen versehen. Der Sensor im Extensometer erfasst die Bewegungen dieser Markierungen und somit die Veränderung der Länge während eines Zugversuchs (tensile test). Es gibt Extensometer, die sehr schnelle Dehnungen (> 100 Meter pro Sekunde) beim Zugversuch messen können, selbst an sehr heißen Materialien bis 3000 Grad Celsius (high temperature extensometer).

 

ZS32

Bei einem Zerreißversuch haben berührungsfreie Messsysteme den Vorteil, dass sie mit etwas Abstand zum Prüfkörper aufgebaut werden können und so normalerweise wegfliegende Prüfkörperteile das Messgerät nicht beschädigen. Optische Extensometer eignen sich also auch für zerstörende Zugversuche.

 

 Die H.-D. Rudolph GmbH bietet verschiedene Typen von Extensometern an:

  • Extensometer 200XR für sehr schnelle Versuche bis 500 kHz
  • Zeilensensor ZS64A5K mit einer Auflösung von 1:64000 und knapp 5000 Messungen pro Sekunde.
  • Zeilensensor ZS16A bzw. die schnellere Ausführung ZS16AHS für Auflösungen bis 1:16000 bei hoher Stabilität
  • Extensometer ZS32 bzw. ZS32HS mit einer Auflösung von 1:320000.

 

 

Extensometer 200XR

Dehnungsmessung

Extensometer Model 200XR

Das elektro-optische Extensometer 200XR misst berührungsfrei die Bewegung von zwei Schwarzweiß-Kanten auf einer Dehnungsprobe. Das analoge Ausgangssignal ist proportional der Dehnung. Das Extensometer arbeitet im Frequenzbereich 0 - 250 kHz. Der integrierte Sucher und die beiden LCD-Anzeigen erleichtern die notwendigen Einstellungen; darüber hinaus kann man die Schwarzweiß-Kanten auf der Probe während des Messvorgangs durch den Sucher beobachten. Objektiveinheiten mit unterschiedlichen Messbereichen von 1 mm bis 500 mm können mit Hilfe eines Flansches an das Modell 200XR montiert werden. Die Objektiveinheiten sind so kalibriert, dass eine Ausgangsspannung von ±10V für den Dehnungsbereich am Ausgang Δl ansteht.

 

Optional kann das Extensometer 200XR mit einem Messachsenumschalter geliefert werden, sodass es auch als biaxiales Extensometer 200XR eingesetzt werden kann, zur Dehnungsmessung in vertikaler oder horizontaler Richtung.

 

Die Messlänge l0 beträgt standardmäßig 75 mm. Durch Messlängenadapter, die auf die Objektiveinheiten montiert werden können, ergibt sich eine kontinuierlich einstellbare Messlänge im Bereich von 1 mm bis 125 mm.

 

CCD-Zeilensensor ZS64A5K


Der ZS64A5K ist ein CMOS-Zeilensensor, der sich eines digitalen Linienabtastverfahrens bedient, um Kantenpositionen (Hell-Dunkel-Kontrast) berührungsfrei zu messen. Dabei wird das zu messende Objekt durch ein Objektiv auf ein lineares Array im Sensor abgebildet. Das verwendete Objektiv bestimmt den Messbereich. Standardmäßig liegen die Messbereiche zwischen 5 mm und 5000 mm.

ZS32

Besonderheiten des ZS64A5K:

  • Sehr hohe Auflösung von 1:64000
  • Messbereich: 5 mm – 5000 mm
  • Hohe Empfindlichkeit für kürzeste Belichtungszeiten
  • Abtastrate: 4673/s
  • Schmale Abtastbreite
  • Standardversion: Detektieren von zwei Kantenpositionen, hell/dunkel oder dunkel/hell
  • Messwerte: Kante A, Kante B, B-A oder (A+B)/2
  • Optional: Detektieren von max. 8 Kantenpositionen
  • Analoge, kalibrierte Messwerte sofort nach jedem Abtastvorgang
  • Anzeige mit integriertem LCD-Bildschirm
  • Der ZS64A5K ist zum Betrieb mit 18 – 36 V Gleichspannung ausgelegt.

 

CCD-Zeilensensoren ZS16A und ZS16AHS

Kantenpositionen berührungsfrei messen

CCD Line Scan Sensor ZS16A

Die Zeilensensoren ZS16A und ZS16AHS bedienen sich eines digitalen Linienabtastverfahrens, um Kantenpositionen berührungsfrei zu messen. Dabei wird das zu messende Objekt durch ein Objektiv auf ein lineares CCD-Array im Zeilensensor abgebildet. Das verwendete Objektiv bestimmt den Messbereich. Standardmäßig liegen die Messbereiche zwischen 1 mm und 2000 mm.

 

Besonderheiten des ZS16A bzw. ZS16AHS:

  • Hohe Auflösung 1:16000 (interpoliert)
  • Messbereiche 1 mm - 2000 mm
  • Messabstand 20 mm - 200 m
  • Hohe Empfindlichkeit für kürzeste Belichtungszeiten
  • Abtastrate bis zu 1000/s, optional 4673/s beim ZS16AHS
  • Schmale Abtastbreite
  • Analoge Messwertausgabe: kalibriert und live für dehnungsgeregelte Materialprüfung
  • Die Zeilensensoren sind zum Betrieb mit 18 – 36 V Gleichspannung ausgelegt.

 

 

Digitales Extensometer ZS 128

Dehnungsmessung

Digital Extensometer ZS 32

Mit einer Auflösung von 1:128000 bei 4673 Messungen pro Sekunde misst das digitale Extensometer ZS128 auf elektro-optischem Wege Dehnungen an Materialproben. Die digitalen Sensorelemente garantieren eine hohe Konstanz und wartungsfreien Betrieb. Die Ausgabe kalibrierter Messwerte erfolgt unmittelbar sowohl im Kurzzeitversuch als auch beim Dauertest. Der ZS 128 ist in der Lage an bis zu 3000° C heißen Materialien Dehnungsmessungen durchzuführen. 

 

Besonderheiten des ZS 128:

  • Messbereiche: 2 mm - 1000 mm
  • Messabstand: 40 mm - 10 m
  • Auflösung: 0,0016 %
  • Abtastrate: 4673/s

 

 

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