Laser sensoren worden in verschillende toepassingsgebieden gebruikt voor industriële automatisering. De verscheidenheid in toepassingsgebieden brengt een vraag naar verschillende soorten lasersensoren met zich mee. Zo zijn er toepassingen voor detecties, metingen of positionering. Wat verschillende laser sensoren met elkaar gemeen hebben, zijn de voordelen die het gebruik van laserlicht opleveren. Een eerste voordeel is de hoge lichtintensiteit die een zeer nauwkeurige meting, positionering of detectie (tot op nanometers) mogelijk maakt. Een ander voordeel is de meetsnelheid; deze is zeer hoog door het gebruik van licht als medium.
Verschillende soorten sensoren die werken op basis van laserlicht zijn:
- Laser afstandssensoren
- Verplaatsingslasers
- Laserprojectoren
- Lasergordijnen
- Laser fotocellen
- Positioneringslasers
- Kantendetectie sensoren
Hieronder zullen we de verschillende lasersensoren toelichten met een uitleg over de werking en de bruikbaarheid ervan in verschillende toepassingen.
Laser afstandssensoren
Laser afstandssensoren meten afstanden en maken het mogelijk om op grote afstanden een meting te doen. Deze afstandssensoren werken op basis van het Time-Of-Flight (ToF) principe wat inhoudt dat de sensor een laserbundel uitzendt en hiervan de reflectie ontvangt. De tijd die verstrijkt tussen het zenden en ontvangen van het laserlicht zorgt ervoor dat de laser afstandssensor intern kan bepalen wat de afstand is. Per serie verschilt de afstand waarover de metingen gedaan kunnen worden.
Zo is er bijvoorbeeld de LAM 300 serie, van Sensor Partners, met een meetbereik tot 3000 meter! Toepassingen waar men aan kan denken voor dit soort sensoren zijn: niveaumetingen in silo’s, doorstroomoptimalisatie in warenhuizen en het aanmeren van schepen in containerterminals. De sensor berekent in deze toepassingen op nauwkeurige wijze de afstand tot een bepaald object en zorgt ervoor dat bijvoorbeeld een silo niet verder wordt gevuld dan een vooraf ingesteld maximum. Tot slot zijn er verschillende laser afstand sensoren verkrijgbaar in ATEX uitvoering waardoor deze gebruikt kunnen worden in omgevingen met een gevaar voor explosies door de aanwezigheid van gas- en/of stof in de lucht.
Verplaatsingslasers
Deze sensoren zijn niet zo zeer gericht op het meten van afstanden maar meer het detecteren van objecten en/of personen binnen een bepaald bereik. Een voorbeeld van dit soort lasersensoren is de L-LAS-LT-130-SL met een meetbereik tussen 50 en 210 mm. De sensor zendt een laserlichtbundel uit en ontvangt een reflectie van een passerend object waardoor het de ontvangen reflectie kan beoordelen als een detectie.
Wat betreft toepassingen kan hierbij gedacht worden aan het tellen van flessen die over een lopende band worden aangevoerd zodat de aanvoersnelheid ervan kan worden aangepast. Dit voorkomt ophoping op de accumulatieband.
Verplaatsingslasers zijn veel rijker in toepasbaarheid. Deze sensoren kunnen namelijk dienen in diktemetingen van bijvoorbeeld stalen platen, profielmetingen van vormspecifieke producten en de positionering van materialen over een transportband.
Laserprojectoren
Dit zijn lasers die een laserprojectie op een gewenst oppervlak kunnen projecteren. De projectie dient voor het bepalen van marges en afmetingen of slechts een positionering binnen een toepassing. De uitleg over de werking en de inzetbaarheid van de laserprojector betreft een heel artikel op zichzelf.
De laserprojector komt goed van pas in verschillende industrieën zoals automotive, textiel of elektronica. De ZLP1 laserprojector van Z-Laser is bijvoorbeeld gebruikt in de productie van de body van de Audi R8. Binnen positioneringsdoeleinden zijn de projectielasers in te zetten om bijvoorbeeld een juiste bevestiging van componenten te garanderen.
Lasergordijnen
Deze lasers bestaan uit een zender en ontvanger. Hiertussen wordt een lichtscherm van parallelle laserstralen uitgezonden. Objecten die hier doorheen gaan worden niet alleen gedetecteerd maar ook gemeten.
Zo bestaat de L-LAS-TB-CL serie uit lasergordijnen die ingezet worden voor het bepalen van diameters, positionering of baankantsturing. Denk aan het detecteren van afwijkingen in de diameter van PVC-buizen op een transportband.
Laser fotocellen
Deze lasersensoren komen goed tot hun recht in toepassingsgebieden waar processen met hoge snelheden worden uitgevoerd, zoals het tellen of detecteren van producten. De laser fotocellen, of ook wel trigger sensoren genoemd, zijn uniek door het vermogen om detecties te doen op hoge snelheden. Deze laser sensoren hebben een schakelfrequentie tot wel 300 kHz. Hierdoor komen deze sensoren voor in toepassingsgebieden zoals het tellen van kettingringen voor fietskettingen die in grote volumes en op hoge snelheden worden aangevoerd over een lopende band.
De trigger sensoren kunnen in zulke applicaties niet alleen als tellende sensor worden geconfigureerd maar ook als trigger die ervoor zorgt dat een andere sensor niet constant hoeft te detecteren en alleen maar hoeft te werken wanneer er daadwerkelijk iets is gedetecteerd. De laser fotocel “wakkert” hierin de andere sensor aan. De werking is vergelijkbaar met de meeste lasersensoren: er wordt een laserlicht uitgezonden en op basis van een reflectie vanaf een object neemt de sensor een detectie waar. Verder komen de laser fotocellen voor in verschillende bouwvormen: vork-, kubus- en cilindervormig.
Een andere voorkomende toepassing waar aan gedacht kan worden bij deze sensoren is deze waarin een bedrukte lijn op reliëfpapier continu moet worden geïnspecteerd op afwijkingen.
Positioneringslasers
Deze lasers worden in verschillende toepassingen gebruikt als visueel hulpmiddel voor de positionering van en op producten. Denk aan het positioneren van een houtzaag over een boomstam om deze in een rechte lijn te kunnen zagen. Daarnaast dienen deze lasers ook voor het positioneren van bijvoorbeeld schroeven die bevestigd moeten worden. Zo bestaat de ZM18 serie van Z-Laser uit positioneringslasers in de kleuren groen, rood en infrarood die het laserlicht in verschillende vormen kunnen projecteren: punt-, lijn-, kruisvormig.
De werking van deze lasersensoren is verschillend van de meeste. De positioneringslasers zenden namelijk een projectie uit en ontvangen of verwerken verder niets van een reflectie.
Kantendetectie sensoren
De RED-serie van Sensor Instruments bestaat uit kantendetectie sensoren die worden gebruikt voor inline detecties en het tellen van een kant van een product of object. De sensoren worden bevestigd in de productielijn en voeren de tellingen uit vanaf de kant. Ook deze laser werkt met een uitgezonden laserlicht en een verwerking van de ontvangen reflectie vanaf het materiaal.
Deze sensoren komen vaak voor in toepassingsgebieden waar (dunne) vellen en platen van verschillende materialen (papier, karton, ijzer, etc.) moeten worden gedetecteerd op basis van dikte om ophopingen en productiefouten te beperken. Zo herkent de RED-110 een overgangsverschil tussen materialen van maar liefst 0,1mm! Ook is de sensor voorzien van software die zodanig is geoptimaliseerd dat het ongevoelig is voor verschillen in contrast en glans van het te detecteren object.
