Ob bei der Positionierung von Werkstücken, Regelung von Maschinenbewegungen, Füllstandsmessung oder Kollisionsvermeidung – zuverlässige Distanzmessung ist fundamental. Sie ermöglicht adaptive Fertigungsprozesse bis Losgröße 1, reduziert Ausschussraten und erlaubt eine vorausschauende Wartung, ist in der Praxis jedoch anspruchsvoll. Herausforderungen sind z.B. unterschiedliche Umgebungsbedingungen, wechselnde Oberflächenbeschaffenheiten oder hohe Geschwindigkeiten im Fertigungsprozess. Klassische berührende Verfahren wie taktile Messtaster oder mechanische Endschalter stoßen wegen Verschleiß, Trägheit oder eingeschränkter Messgenauigkeit an ihre Grenzen. Auch berührungslose Alternativen wie Ultraschall- oder induktive Sensoren sind nicht universell einsetzbar.
Optische Distanzmessung: hohe Präzision ohne Berührung
Optische Sensoren von Baumer – insbesondere Laser-Distanzsensoren – bieten die Kombination aus hoher Messpräzision, schneller Reaktionszeit und flexibler Montierbarkeit. Die berührungslose, punktgenaue Erfassung der kompakten Sensoren erlaubt Präzision im Mikrometerbereich selbst auf empfindlichen, bewegten oder schwer zugänglichen Objekten. Grundlage dafür ist eine speziell auf den jeweiligen Messbereich abgestimmte Optik, rauscharme Empfangselektronik und ein ausgeklügeltes mechanisches Design. Typische Einsatzfelder:
- Exakte Erfassung von Greifer- und Objektpositionen in der Robotik
- Werkzeugführung bei präzisionskritischen Bearbeitungsschritten (z.B. Dispensieren, Metall- oder Holzbearbeitung)
- Qualitätskontrolle: Höhen-, Breiten- oder Dickentoleranzen lassen sich inline präzise prüfen.
Typische Einsatzfelder von Time-of-Flight-Sensoren
- Abstandsmessung in der Fördertechnik: Anwesenheitsprüfung, Lückenmessung oder Distanzregelung in Hochregallagern oder automatisierten Transportanlagen
- Kollisionsvermeidung bei Container-Shuttles: Abstandsmessung zwischen den Shuttles, um Zusammenstöße zu verhindern
- Abstandsmessung bei Paletten-Shuttles: Genaue Positionierung von Paletten nebeneinander zur optimalen Raumausnutzung
- Distanzmessung bei AGVs und AMRs: Richtiges Positionieren der Palette auf den Gabelzinken
- Solar Panel Handling: Zuverlässige Anwesenheitsdetektion und Positionierung von Solarpanelen trotz der lichtabsorbierenden Eigenschaften
- Halbleiter-Industrie: Anwesenheitsdetektion und Positionierung von Glas- und Graphitträgern in Beschichtungsanlagen
Praxisbeispiel Elektronikfertigung
Ein typisches Einsatzfeld für Laser-Distanzsensoren ist die automatisierte Dosierung von Kleb- und Dichtstoffen in der Elektronikfertigung. Hier entscheidet die exakte Höhenposition der Dosiernadel über die Qualität der aufgetragenen Raupe. Bereits kleinste Abweichungen wirken sich auf Breite, Höhe und Volumen aus und können die Funktion – etwa die Dichtheit von Smartphone- oder Tablet-Gehäusen – beeinträchtigen. Die auf ±3µm genauen, berührungslos arbeitenden Sensoren bieten viele Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Kontaktsonden: kein Verschleiß, kein Zerkratzen der Glasoberfläche, keine Sondenmarkierungen. Baumer entwickelt seine Laser-Distanzsensoren permanent weiter, u.a. die Messgenauigkeit auch auf glänzenden und strukturierten Oberflächen. Aktuelles Beispiel ist der OM60 mit einer Messperformance von maximal ±3m Linearitätsabweichung und 0,12m Wiederholgenauigkeit. Weitere Pluspunkte sind Temperaturstabilität, mit wenigen Handgriffen montierbar und nach ein paar Mausklicks parametriert. IO-Link hat deutlich mehr zu bieten als die bekannten Vorzüge. Dieser Fachartikel zeigt mit Beispielen aus der Praxis, wie Anwender sämtliche Vorteile der digitalen Schnittstelle nutzen. Das funktioniert ohne grossen Trainingsaufwand: Selbst Einsteiger ohne Vorkenntnisse können dank kostenfreiem Baumer How-to-Tutorial IO-Link Geräte schon nach 80 Minuten in die SPS integrieren. ‣ weiterlesen
Mehr Speed mit IO-Link: 5 Praxistipps für Ingenieure
Wie Anwender das volle Potenzial smarter Sensoren ausschöpfen
Praxisbeispiel Dickenmessung
Auch bei der Herstellung und Verarbeitung von Blechen, Folien oder Platten ist die Dicke eine entscheidende Prozessgröße. Die Dickenmessung eignet sich auch als Inline- oder Offline-Eingangskontrolle vor Maschinen, um Fehldicken frühzeitig vor einer Weiterverarbeitung zu erkennen. Berührungslose Messverfahren bieten hier klare Vorteile, da sie das Material nicht beeinflussen und kontinuierliche Inline-Messungen ermöglichen. Je nach Genauigkeitsanforderung erfolgt die Messung einseitig oder – für maximale Präzision – beidseitig.
Bei der beidseitigen Messung erfassen zwei Sensoren synchron die Distanz zum Objekt, sodass sich die Dicke als Differenzwert bestimmen lässt. Je nach Anforderung und Objekt empfehlen sich hier Ultraschallsensoren oder die optischen Sensoren der Baumer Serie OM60, die selbst geringste Abweichungen in der Dicke erfassen können. Solche leistungsfähigen Sensoren liefern auch bei reflektierenden Metallen, rauen Oberflächen oder inhomogenen Materialien stabile Ergebnisse.
Praxisbeispiel Time-of-FlightSensoren in Shuttles
In der Intralogistik eignen sich Time-of-Flight-Sensoren (ToF) gut für die Fachbelegtkontrolle, in der große Messbereiche bis 2,5m gefordert sind. Kompakte Shuttles bieten nur sehr begrenzten Raum für Sensorik, daher ist hier eine extrem kompakte Bauweise notwendig, wie sie der Baumer OT200 bietet. Sensoren müssen hier aber nicht nur klein und robust sein, sondern auch bei schrägen Einbauwinkeln mit hoher Winkeltoleranz zuverlässig messen. Mit aufeinander abgestimmten Komponenten und Designs gelingt es Baumer, die Vorteile der ToF-Technologie einzusetzen. Dazu zählen empfindliche, rauscharme Empfänger mit einer hohen Quanteneffizienz, spezifische Optik, Baumer Elektronik-Design und die damit einhergehende Signalverarbeitung sowie die Algorithmen. Baumer ToF-Sensoren messen daher auf Container in unterschiedlichsten Farben und Formen zuverlässig.
Fazit
Optische Distanzsensoren haben sich als Schlüsseltechnologie der industriellen Automatisierung etabliert. Laser-Distanzsensoren bieten höchste Präzision auf kurze Distanzen, während Time-of-Flight-Sensoren ihre Stärken bei größeren Reichweiten ausspielen. Moderne Systeme kompensieren Einflüsse wie Oberflächenvariationen, Verschmutzung oder Temperaturdrift durch ausgefeilte Signalverarbeitung und robuste Konstruktion. Für viele Anwendungen sind sie damit nicht nur eine Option, sondern die technisch und wirtschaftlich sinnvollste Lösung.
