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Lasersensoren: alle Arten und ihre Funktionsweise

Die verschiedenen Arten von Lasersensoren auf einen Blick; mit einer Reihe von Beispielanwendungen!
LAM-Laser-Distanzsensoren sind robuste Lasersensoren

Lasersensoren werden in verschiedenen Anwendungsbereichen der industriellen Automatisierung eingesetzt. Die Vielfalt der Anwendungsbereiche bringt einen Bedarf an verschiedenen Arten von Lasersensoren mit sich. So gibt es beispielsweise Anwendungen zum Erfassen, Messen oder Positionieren. Was die verschiedenen Lasersensoren gemeinsam haben, sind die Vorteile der Verwendung von Laserlicht. Ein erster Vorteil ist die hohe Lichtintensität, die eine hochpräzise Messung, Positionierung oder Erkennung (bis in den Nanometerbereich) ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist die Messgeschwindigkeit, die aufgrund der Verwendung von Licht als Medium sehr hoch ist.

Verschiedene Arten von Sensoren, die auf der Basis von Laserlicht arbeiten, sind:

Im Folgenden werden die verschiedenen Lasersensoren mit einer Erläuterung ihrer Funktionsweise und Verwendbarkeit in verschiedenen Anwendungen vorgestellt. 

Laser-Abstandssensoren

Laser-Abstandssensoren messen Entfernungen und ermöglichen Messungen über große Entfernungen. Diese Entfernungssensoren arbeiten nach dem Time-Of-Flight (ToF)-Prinzip, d.h. der Sensor sendet einen Laserstrahl aus und empfängt die Reflexion davon. Anhand der Zeit, die zwischen dem Senden und dem Empfangen des Laserlichts verstreicht, kann der Laser-Distanzsensor intern die Entfernung bestimmen. Für jede Serie ist die Entfernung, über die Messungen vorgenommen werden können, unterschiedlich.  

Zum Beispiel die Serie LAM 300 von Sensor Partners mit einem Messbereich von bis zu 3000 Metern! Die denkbaren Anwendungen für diese Art von Sensoren sind: Füllstandsmessungen in SilosOptimierung des Warenflusses in Kaufhäusern und der Festmachen von Schiffen in Containerterminals. In diesen Anwendungen berechnet der Sensor genau den Abstand zu einem bestimmten Objekt und stellt sicher, dass beispielsweise ein Silo nicht über ein vorgegebenes Maximum hinaus gefüllt wird. Schließlich gibt es verschiedene Laser-Distanzsensoren in ATEX Sie sind so konstruiert, dass sie in Umgebungen eingesetzt werden können, in denen aufgrund des Vorhandenseins von Gas und/oder Staub in der Luft eine Explosionsgefahr besteht.

Lesen Sie hier mehr über Entfernungsmessungen.

Zeilensensoren

Diese Sensoren dienen nicht so sehr der Entfernungsmessung, sondern vielmehr der Erkennung von Objekten und/oder Personen innerhalb eines bestimmten Bereichs. Ein Beispiel für diese Art von Lasersensor ist der L-LAS-LT-130-SL mit einem Messbereich zwischen 50 und 210 mm. Der Sensor sendet einen Laserlichtstrahl aus und empfängt eine Reflexion von einem vorbeifahrenden Objekt, so dass er die empfangene Reflexion als Erkennung bewerten kann.

In Bezug auf die Anwendungen könnte dies bedeuten, dass die über ein Förderband zugeführten Flaschen gezählt werden, damit ihre Zuführgeschwindigkeit angepasst werden kann. Dadurch wird eine Stauung auf dem Stauförderband verhindert.

Verschiebungslaser sind viel anwendbarer. Diese Sensoren können beispielsweise zur Dickenmessung von Stahlplatten, zur Profilmessung formspezifischer Produkte und zur Positionierung von Materialien über einem Förderband dienen.

Laserprojektoren

Das sind Laser, die eine Laserprojektion auf eine gewünschte Fläche projizieren zu können. Die Projektion dient zur Bestimmung von Rändern und Maßen oder einfach zur Positionierung innerhalb einer Anwendung. Die Erläuterung der Funktionsweise und Anwendbarkeit des Laserprojektors betrifft einen ganzen Artikel auf sich allein gestellt.   

Die Laserprojektor ist in verschiedenen Branchen wie der Automobil-, Textil- oder Elektronikindustrie von großem Nutzen. Die ZLP1 Laserprojektor von Z-Laser wurde z.B. bei der Herstellung der Karosserie des Audi R8 eingesetzt. Im Rahmen der Positionierung können die Projektionslaser eingesetzt werden, um z.B. die korrekte Befestigung der Komponenten sicherstellen.

Laserlichtgitter

Diese Laser bestehen aus einem Sender und einem Empfänger. Dazwischen wird ein Lichtschirm aus parallelen Laserstrahlen abgestrahlt. Objekte, die diesen durchqueren, werden nicht nur erkannt, sondern auch gemessen. 

Die Serie L-LAS-TB-CL zum Beispiel besteht aus Laservorhängen, die zur Durchmesserbestimmung, Positionierung oder Bahnkantenkontrolle eingesetzt werden. Denken Sie an die Erkennung von Abweichungen im Durchmesser von PVC-Rohren auf einem Förderband.

Laserlichtschranken

Diese Lasersensoren kommen in Anwendungsbereichen zum Einsatz, in denen Prozesse mit hohen Geschwindigkeiten ablaufen, wie zum Beispiel beim Zählen oder Erkennen von Produkten. Die Laser sensorenoder auch Trigger-Sensoren genannt, sind einzigartig in ihrer Fähigkeit, bei hohen Geschwindigkeiten zu detektieren. Diese Lasersensoren haben eine Schaltfrequenz von bis zu 300 kHz. Daher werden diese Sensoren in Anwendungsbereichen wie dem Zählen von Kettenringen für Fahrradketten eingesetzt, die in großen Mengen und mit hohen Geschwindigkeiten auf einem Förderband zugeführt werden. 

In solchen Anwendungen können Triggersensoren nicht nur als Zählsensoren konfiguriert werden, sondern auch als Auslöser, die dafür sorgen, dass ein anderer Sensor nicht ständig detektieren muss, sondern nur dann arbeitet, wenn tatsächlich etwas erkannt wird. In diesem Fall "erregt" die Laserlichtschranke den anderen Sensor. Die Funktionsweise ist ähnlich wie bei den meisten Lasersensoren: Ein Laserlicht wird ausgesendet, und aufgrund der Reflexion eines Objekts nimmt der Sensor eine Erkennung wahr. Außerdem gibt es Laserlichtschranken in verschiedenen Formen: gabelförmig, würfelförmig und zylinderförmig.

Eine weitere häufige Anwendung für diese Sensoren ist die, bei der eine gedruckte Linie auf geprägtem Papier kontinuierlich auf Abweichungen überprüft werden muss.

Positionierlaser

Diese Laser werden in verschiedenen Anwendungen als visuelle Hilfsmittel zur Positionierung von und auf Produkten eingesetzt. Zum Beispiel Positionierung einer Holzsäge über einen Baumstamm, um ihn in einer geraden Linie zu schneiden. Darüber hinaus dienen diese Laser auch dazu, z. B. Schrauben zu positionieren, die befestigt werden müssen. Die ZM18-Serie von Z-Laser von Positionierungslasern in grüner, roter und infraroter Farbe, die Laserlicht in verschiedenen Formen projizieren können: Punkt, Zeile, kreuzförmig.

Die Funktionsweise dieser Lasersensoren unterscheidet sich von den meisten anderen. Das liegt daran, dass Positionierungslaser eine Projektion aussenden und nichts anderes von einer Reflexion empfangen oder verarbeiten. 

Kantenerkennungssensoren

Die RED-Serie von Sensor Instruments besteht aus Kantenerkennungssensoren die für die Inline-Erfassung und -Zählung einer Seite eines Produkts oder Objekts verwendet werden. Die Sensoren werden in der Produktionslinie angebracht und führen Zählungen von der Seite durch. Dieser Laser arbeitet ebenfalls mit einem durchgelassenen Laserlicht und einer Verarbeitung der empfangenen Reflexion vom Material.

Diese Sensoren werden häufig in Anwendungsbereichen eingesetzt, in denen (dünne) Blätter und Platten aus verschiedenen Materialien (Papier, Pappe, Eisen usw.) anhand ihrer Dicke erkannt werden müssen, um Stau- und Produktionsfehler zu vermeiden. Zum Beispiel kann der RED-110 einen Übergangsunterschied zwischen Materialien von nur 0,1 mm! Der Sensor verfügt außerdem über eine optimierte Software, die unempfindlich ist gegenüber Unterschieden in Kontrast und Glanz des zu erfassenden Objekts.

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