Laser-Distanzsensoren messen berührungslos Distanzen, Breiten, Positionen und Durchmesser von Objekten mit hoher Genauigkeit. Beim Triangulationsprinzip sendet der Sensor einen Lichtpunkt oder Lichtstrahl auf das zu messende Objekt und das reflektierte Licht trifft im Sensor in einem speziellen Winkel auf eine Empfängerzeile. Je nach Distanz ändert sich der Einfallswinkel und somit die Position des Lichtpunktes auf dem Empfänger. Die Kombination von Photodiodenzeile und Mikrocontroller ermöglicht die Unterdrückung von störenden Reflexionen und ergibt somit zuverlässige Daten. Neben unterschiedlichen Baugrößen und Reichweiten spielt vor allem die Strahlform eine wichtige Rolle. Daher bietet das Mesax-Portfolio drei unterschiedliche Strahlformen: Laser Point, Laser Line und jetzt auch, neu Multi-Spot. Die Mesax-Laser-Point-Sensoren erfassen – dank einer Spotgröße von weniger als 0,4mm – selbst kleine Objekte mit einer hohen Präzision. Sie kommen deshalb z.B. im Bereich Assembling&Handling zum Einsatz, wenn es darum geht Positionsüberprüfungen auf Basis von Abstandsmessungen durchzuführen. Die Sensoren sind so genau, dass sie z.B. auch im Bereich der Elektroindustrie für die Höhenmessung einzelner Mini-Bauelemente eingesetzt werden können. Für leicht raue Oberflächen bietet das Portfolio Sensoren mit einem etwas erweiterten Strahl (Mesax-Laser line). Dank einer Laserline von bis zu 10mm wird der Mittelwert einer rauen Oberfläche präzise gemessen. So lassen sich Distanzen auch auf unbehandelten Holzbretter messen. Ein weiterer Einsatzbereich ist die Bestimmung der Garnlänge durch die Messung des Rollendurchmessers in der Textilindustrie.
Extrem raue und glänzende Oberflächen
Die Herausforderung für Laser-Distanzsensoren liegt aber immer noch in der Messung von sehr rauen und glänzenden Oberflächen. Hier erreichen zu wenige oder gar keine Messinformationen den Sensor, um verlässliche bzw. präzise Messergebnisse zu erzielen. Bisher musste in solchen Fällen auf andere Technologien wie z.B. Ultraschall ausgewichen werden. Im Vergleich zu optischen Sensoren sind diese aber wesentlich langsamer. Auch die Implementierung von hochpräzisen optischen Messsystemen mit externer Software ist für viele Applikationen zu teuer und zu aufwendig. Eine interessante Alternative bieten deshalb die Laser-Distanzsensoren Mesax-Multi-Spot. Die kompakten Sensoren liefern exakte und wiederholgenaue Messergebnisse mit einer Auflösung bis zu 2µm bei einer Messfrequenz von 500Hz – ganz ohne externe Software. Drei integrierte Messmodi (Mittelwert, Minimum und Maximum) ermöglichen unterschiedliche Messungen. Die Modi selber werden direkt über ein Touch-Display eingestellt. Durch die Kalibrierung ab Werk ist der Multi-Spot zudem sofort einsatzbereit. Die gemessenen Distanzwerte werden direkt in Millimetern angezeigt, eine externe Umrechnung ist nicht notwendig. Das Multi-Spot-Messprinzip beruht auf dem Lichtschnittverfahren. Basierend auf dem Triangulationsprinzip wird dabei der bis zu 62mm breite Laserstrahl auf eine Empfängermatrix abgebildet und bis zu 600 Distanzinformationen ermittelt. Die intelligente Auswertung dieser Distanzinformationen erfolgt direkt im Sensor, der die daraus resultierende Distanz berechnet. Der Sensor bietet dank seiner hohen Auflösung außergewöhnlich stabile und präzise Messergebnisse – selbst auf extrem rauen und inhomogen glänzenden Oberflächen oder bei variierenden Fremdlichtbedingungen.
Messmodus \’Mittelwert\‘
Wie bereits erwähnt, eignet sich der Sensor für Distanzmessungen auf sehr rauen Oberflächen. Dabei kommt der Modus \’Mittelwert\‘ zum Einsatz. Je nach Art und Form der Oberfläche kann zudem noch das Messfeld eingeschränkt werden. Die Sensoren erfassen dann über einen festgelegten Messbereich eine Vielzahl von Messwerten und berechnen automatisch den Mittelwert. So können Distanzen selbst auf leicht gebogenen Flächen wie z.B. einer Schleifscheibe gemessen werden. Der vom Sensor in dieser Applikation gelieferte Distanzwert – mit einer absoluten Genauigkeit kleiner als 0,1mm – wird direkt in der Regelung der CNC-Maschine verwendet. Bei inhomogen glänzenden Objekten kommt es oft zu einem hohen Streuverlust, so dass das Licht eines auf der Oberfläche reflektierenden Laserspots nicht immer zurück zum optischen Empfänger gelangt. Dank der neuen Technologie mit über 600 Messwerten liegen in der Regel genügend Distanzinformationen im Sensor vor, um eine präzise Messung der Distanz im Modus \’Mittelwert\‘ durchzuführen. Auf diese Weise können auch glänzende Formteile in der Qualitätsprüfung präzise vermessen werden.
