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Technologie von Lasersensoren zur Distanzmessung

Laser-​Distanzsensoren mes­sen Po­si­tio­nen und Di­stan­zen be­rüh­rungs­los mit La­ser­licht. Sie sind prä­zi­se und kön­nen so­wohl über große Di­stan­zen als auch im Nah­be­reich ein­ge­setzt wer­den. Diese Sen­so­ren sind ideal für die prä­zi­se Positions-​ und Ab­standser­fas­sung oder für die Er­fas­sung von Ob­jek­ten un­ab­hän­gig von Farbe und Ober­flä­che.

Wie funk­tio­nie­ren Laser-​Distanzsensoren?

La­ser­sen­so­ren ge­hö­ren zu den op­to­elek­tro­ni­schen Sen­so­ren und eig­nen sich auf­grund des be­rüh­rungs­lo­sen Mess­prin­zips und der hohen Ge­nau­ig­keit zur Ob­jekt­er­ken­nung, Weg-, Positions-​ und Ab­stands­mes­sung. Die Laser-​Distanzsensoren von wenglor ar­bei­ten nach dem Prin­zip der Licht­lauf­zeit­mes­sung und dem Ver­fah­ren der La­ser­tri­an­gu­la­ti­on. Bei bei­den Ver­fah­ren wer­den Ent­fer­nun­gen mit La­ser­licht ge­mes­sen und als Ab­stands­wert aus­ge­ge­ben.


          

Wann wird ein Tri­an­gu­la­ti­ons­sen­sor und wann ein Licht­lauf­zeit­sen­sor ver­wen­det?

Darstellung Triangulationsprinzip

Tri­an­gu­la­ti­ons­sen­so­ren für den Nah­be­reich

Prä­zi­se Er­mitt­lung von Di­stan­zen im Nah­be­reich bis 1 m
Er­ken­nung von sehr klei­nen Ob­jek­ten oder Di­stanz­un­ter­schie­den
Li­nea­ri­täts­ab­wei­chung < 1 mm
Sehr schnel­le Mes­sun­gen 
Mes­sung auf un­ter­schied­li­che For­men und Ober­flä­chen
Hohe Prä­zi­si­on bis in den Mi­kro­me­ter­be­reich

Darstellung Triangulationsprinzip

Licht­lauf­zeit­sen­so­ren für große Ab­stän­de

Er­mitt­lung gro­ßer Di­stan­zen bis 100 m mit Re­flek­to­ren
Ar­beits­be­reich bis 10 m auf Ob­jek­te
Li­nea­ri­täts­ab­wei­chung > 10 mm
Un­emp­find­lich gegen Stör­ein­flüs­se
Sehr hohe Fremd­licht­si­cher­heit
Re­pro­du­zier­ba­re Mes­sung bei gro­ßen Ent­fer­nun­gen

Ein­satz­mög­lich­kei­ten von La­ser­sen­so­ren zur Di­stanz­mes­sung

An­we­sen­heits­kon­trol­le

Icon Anwesenheitskontrolle

Di­cken­mes­sung

Icon Dickenmessung

Durch­mes­ser­kon­trol­le

Icon Durchmesserkontrolle

Kan­ten­zäh­lung

Icon Kantenzählung

Po­si­tio­nie­rung

Icon Positionierung

Ro­bo­ter­po­si­tio­nie­rung

Icon Roboterpositionierung

Sta­pel­hö­hen­über­wa­chung

Icon Stapelhoehenueberwachung

Tei­le­ver­mes­sung

Icon Teilevermessung

Dif­fe­renz­mes­sung

Kon­trast­er­ken­nung

Dop­pel­la­gen­kon­trol­le

Bran­chen und In­dus­trien, in denen La­ser­di­stanz­sen­so­ren ein­ge­setzt wer­den

Tri­an­gu­la­ti­ons­sen­so­ren

Licht­lauf­zeit­sen­so­ren

In Lo­gis­tik­zen­tren wer­den La­ser­di­stanz­sen­so­ren ToF von win­tec ein­ge­setzt, um End­po­si­tio­nen oder vor­aus­fah­ren­de Shut­tles im Sicht­be­reich bis zu zehn Me­tern zu er­ken­nen. Da­durch kön­nen die Shut­tles ihre Ge­schwin­dig­keit re­du­zie­ren oder an­hal­ten, um Waren au­to­ma­tisch vom Lager bis in die Pro­duk­ti­on zu trans­por­tie­ren.

Das Tri­an­gu­la­ti­ons­prin­zip

Das Tri­an­gu­la­ti­ons­prin­zip ist ein geo­me­tri­sches Mess­ver­fah­ren, das sich die Drei­ecks­be­zie­hung zu­nut­ze macht. Bei die­sem Ver­fah­ren wird ein Licht­punkt auf das Mess­ob­jekt pro­ji­ziert. Das Ob­jekt re­flek­tiert das Licht und trifft in einem be­stimm­ten Win­kel auf ein licht­emp­find­li­ches CMOS-​Empfangselement im Sen­sor. Je nach Ent­fer­nung des Ob­jekts än­dert sich die Po­si­ti­on des Licht­flecks auf der CMOS-​Zeile. Auf diese Weise lässt sich die Ent­fer­nung zum Mess­ob­jekt auch bei ge­rin­gen Ab­stän­den genau be­stim­men. 

Mit die­ser Tech­no­lo­gie kön­nen Di­stanz­sen­so­ren sehr klei­ne De­tails er­ken­nen. Das Tri­an­gu­la­ti­ons­prin­zip wird von den Di­stanz­sen­so­ren CP, OCP, YP, P3-​Serie und PNBC ver­wen­det. 

Haben Tri­an­gu­la­ti­ons­sen­so­ren einen Blind­be­reich?

Sen­so­ren, die nach dem Tri­an­gu­la­ti­ons­prin­zip ar­bei­ten, be­sit­zen einen so­ge­nann­ten Blind­be­reich. Die­ser ist ab­hän­gig von der Ent­fer­nung, aus der das re­flek­tier­te Licht auf das Emp­fangs­ele­ment (CMOS-​Zeile) ab­ge­bil­det wird. Trifft das re­flek­tier­te Licht nicht auf die CMOS-​Zeile, kann keine Mes­sung er­fol­gen. Der Blind­be­reich liegt un­ter­halb des Ar­beits­be­reichs und führt dazu, dass Ob­jek­te, die sich in die­sem Be­reich be­fin­den, nicht er­kannt wer­den und keine Mess­wer­te aus­ge­ge­ben wer­den. 

Bei­spiel CP24MHT80 La­ser­di­stanz­sen­sor Tri­an­gu­la­ti­on: 
Ar­beits­be­reich: 40...160 mm
Blind­be­reich: 0...40 mm

Die CMOS-​Empfangszeile

Die CMOS-​Zeile ist ein licht­emp­find­li­ches Emp­fangs­ele­ment mit einer Viel­zahl von Pi­xeln. Über diese wird aus­ge­wer­tet, an wel­cher Po­si­ti­on das La­ser­licht auf die Zeile auf­trifft. Die elek­tri­sche La­dung in den Pi­xeln der CMOS-​Sensoren (Com­ple­men­ta­ry Metal-​Oxide Se­mi­con­duc­tor) wird in eine Span­nung um­ge­wan­delt. An­hand der Licht­ver­tei­lung auf der CMOS-​Zeile kann die Po­si­ti­on des Ob­jekts be­stimmt wer­den. 

Die CMOS-​Zeile er­mög­licht eine hoch­ge­naue Ab­stands­mes­sung und wird ty­pi­scher­wei­se in Laser-​Abstandssensoren ver­wen­det, wel­che auf dem Tri­an­gu­la­ti­ons­ver­fah­ren be­ru­hen.

Das ist beim Ein­bau von Tri­an­gu­la­ti­ons­sen­so­ren zu be­ach­ten

Um eine mög­lichst sta­bi­le Ob­jekt­er­ken­nung und Mes­sung zu ge­währ­leis­ten, sind bei der Jus­tie­rung des Sen­sors fol­gen­de Hin­wei­se zu be­ach­ten.

Runde, glän­zen­de, spie­geln­de Ob­jek­te

Wer­den glän­zen­de oder runde Ober­flä­chen ge­mes­sen, soll­te beim Ein­bau des Sen­sors be­ach­tet wer­den, dass keine di­rek­ten Re­fle­xio­nen auf das Emp­fangs­ele­ment fal­len.

Tipp: Sen­sor so aus­rich­ten, dass er in einer Achse mit dem run­den Ob­jekt po­si­tio­niert ist. 

Stu­fen, Kan­ten, Ver­tie­fun­gen

Bei allen Ab­stands­sen­so­ren soll­te dar­auf ge­ach­tet wer­den, dass der Emp­fangs­strahl di­rekt ge­se­hen und nicht durch ein Hin­der­nis wie bspw. eine Kante, Stufe, Lö­cher oder Spal­te ab­ge­deckt wird.

Tipp: Sen­sor or­tho­go­nal zum Spalt­ver­lauf aus­rich­ten!

Be­weg­te Ob­jek­te

Be­weg­te Mess­ob­jek­te sind bei­spiels­wei­se För­der­bän­der. Wich­tig ist, dass sich das Ob­jekt or­tho­go­nal zum Sen­sor be­wegt. Da­durch wer­den di­rek­te Re­fle­xio­nen zum Emp­fän­ger ver­mie­den.

Tipp: Sen­sor or­tho­go­nal ein­bau­en!

Farb­kan­ten

Bei der Mes­sung an Ob­jek­ten mit Farb­über­gän­gen, so­ge­nann­ten Farb­kan­ten, ist es wich­tig, dass die Farb­kan­te or­tho­go­nal zum Sen­sor ver­läuft. Da­durch wer­den Farb­feh­ler ver­mie­den.

Tipp: Sen­sor or­tho­go­nal ein­bau­en!

Das ist der Un­ter­schied zwi­schen sphä­ri­schen und asphä­ri­schen Lin­sen

Sphä­ri­sche Linse

  • Linse hat eine ku­gel­för­mi­ge Ober­flä­che

  • Ein­fal­len­des Licht am Rand­be­reich wird stär­ker ge­bro­chen als im zen­tra­len Be­reich

  • Bün­de­lung der Licht­strah­len führt zu Prä­zi­si­ons­ver­lust 

Asphä­ri­sche Linse

  • Linse hat eine un­gleich­mä­ßi­ge Krüm­mung

  • Licht­strahl wird über die ge­sam­te Flä­che gleich­mä­ßig ge­bro­chen

  • Lin­sen­form re­du­ziert Ab­bil­dungs­feh­ler

  • Fo­kus­punkt wird prä­zi­se auf der Zeile ab­ge­bil­det

  • Sehr hohe Mess­ge­nau­ig­keit

Das Licht­lauf­zeit­prin­zip (Time-​of-Flight)

Die La­ser­sen­so­ren zur Di­stanz­mes­sung ToF (Time-​of-Flight) ver­bin­den re­pro­du­zier­ba­re Mess­ergeb­nis­se, Zu­ver­läs­sig­keit und einen gro­ßen Mess­be­reich. Da­durch sind sie für ver­schie­de­ne An­wen­dun­gen auf Di­stan­zen bis zu hun­dert Meter mit Re­flek­to­ren bzw. zehn Meter auf Ob­jek­te ge­eig­net. 


Das Time-​of-Flight-Messprinzip, auch Licht­lauf­zeit­mes­sung ge­nannt, er­mit­telt den Ab­stand L zum Ob­jekt durch Licht­im­pul­se. Die Diode im Sen­sor sen­det La­ser­im­pul­se aus, die vom Ob­jekt re­flek­tiert wer­den. Ge­mes­sen wird das Zeit­in­ter­vall vom Aus­sen­den des Licht­im­pul­ses zum Ob­jekt und wie­der zu­rück. Aus der Zeit T und der Licht­ge­schwin­dig­keit C er­gibt sich dann der ent­spre­chen­de Ab­stand zum Ob­jekt

Um den Ab­stand zu be­stim­men, wird fol­gen­de phy­si­ka­li­sche For­mel ver­wen­det:
 
L = ½ × C × T 

Das Time-​of-Flight-Messprinzip wird von den Di­stanz­sen­so­ren P1PY, P2PY, P1KY und OY ver­wen­det. 

Das Wich­tigs­te über die Licht­ge­schwin­dig­keit auf einen Blick

Die Licht­ge­schwin­dig­keit ist eine fun­da­men­ta­le Kon­stan­te der Phy­sik. Im Va­ku­um be­trägt sie 299.792.458 m/s. Es gibt nichts, was sich so schnell fort­be­wegt wie das Licht.

Haben ToF-​Sensoren einen Blind­be­reich?

Lichtlaufzeit-​Sensoren haben kei­nen Blind­be­reich. Im Be­reich un­ter­halb des Ein­stell­be­rei­ches kön­nen Ob­jek­te er­kannt wer­den und der Sen­sor schal­tet, kann aber keine Mess­ergeb­nis­se lie­fern.

Bei wel­cher Ab­de­ckung des Licht­flecks schal­tet der Sen­sor?

Die Ober­flä­chen­be­schaf­fen­heit des Ob­jekts spielt eine ent­schei­den­de Rolle, bei wel­cher Ab­de­ckung des Licht­flecks der Sen­sor schal­tet. Helle Ober­flä­chen füh­ren be­reits bei einer ge­rin­gen Ab­de­ckung des Licht­flecks zur Schal­tung des ToF-​Sensors, da die er­for­der­li­che Pho­to­nen­zahl für die Er­ken­nung des Licht­pul­ses schnel­ler er­reicht wird. Dunk­le Ober­flä­chen hin­ge­gen er­for­dern eine grö­ße­re Ab­de­ckung, um den sel­ben Ef­fekt zu er­zie­len.

Bei zu­neh­men­dem Fremd­licht, wie z.B. Son­nen­licht oder Be­leuch­tung, wird das Ob­jekt für den Sen­sor schein­bar dunk­ler. In sol­chen Fäl­len muss ein grö­ße­rer Be­reich des Licht­flecks das Ob­jekt tref­fen, um eine zu­ver­läs­si­ge Er­ken­nung zu ge­währ­leis­ten.

Auf­grund der Optik des Sen­sors gibt es auch einen klei­nen An­teil an Streu­licht, das au­ßer­halb des ei­gent­li­chen Licht­flecks auf­tritt. Bei stark re­flek­tie­ren­den, glän­zen­den Ober­flä­chen kann dies dazu füh­ren, dass das Ob­jekt be­reits er­kannt wird, bevor der Licht­fleck es tat­säch­lich er­reicht. Des­halb ist es wich­tig, stö­ren­de, glän­zen­de Struk­tu­ren in der Nähe des Licht­strahls zu ver­mei­den.

Licht­lauf­zeit­sen­so­ren mit Re­flek­tor

Durch den Ein­satz von Re­flek­to­ren kann der An­wen­dungs­be­reich von Licht­lauf­zeit­sen­so­ren er­heb­lich er­wei­tert wer­den. Die ToF-​Sensoren fo­kus­sie­ren sich aus­schließ­lich auf das vom Re­flek­tor zu­rück­ge­wor­fe­ne Licht und blen­den dabei alle an­de­ren Si­gna­le ef­fek­tiv aus. Da­durch wird si­cher­ge­stellt, dass Mes­sun­gen nur auf Re­flek­to­ren durch­ge­führt wer­den, wäh­rend spie­geln­de Ob­jek­te und an­de­re glän­zen­de Ober­flä­chen nicht als Re­flek­to­ren er­kannt und ent­spre­chend igno­riert wer­den.

Die­ses Funk­ti­ons­prin­zip ist be­son­ders vor­teil­haft, wenn Fehl­mes­sun­gen durch Hin­ter­grund­ob­jek­te ver­mie­den wer­den sol­len. Ein ty­pi­sches An­wen­dungs­bei­spiel ist die Steue­rung von Hän­ge­för­der­an­la­gen, bei der der Ab­stand zum vor­aus­fah­ren­den Fahr­zeug stets zu­ver­läs­sig er­fasst wer­den muss. Ins­be­son­de­re bei Kur­ven­fahr­ten wird ver­hin­dert, dass Mes­sun­gen fälsch­li­cher­wei­se auf Ob­jek­te im Hin­ter­grund er­fol­gen, da diese zu feh­ler­haf­ten Steu­er­be­feh­len füh­ren könn­ten. 

Dar­über hin­aus eig­net sich diese Tech­no­lo­gie ideal für An­wen­dun­gen, die große Ar­beits­be­rei­che er­for­dern.

Die Ar­beits­be­rei­che von Licht­lauf­zeit und Tri­an­gu­la­ti­on im Ver­gleich

Der Sen­sor oben im Bild ist ein Lichtlaufzeit-​Sensor, wäh­rend der Sen­sor dar­un­ter nach dem Tri­an­gu­la­ti­ons­prin­zip ar­bei­tet.

Le­gen­de
Roter Be­reich: Blind­be­reich (Ob­jek­te wer­den nicht si­cher er­kannt)
Grü­ner Be­reich: Ar­beits­be­reich (Ob­jek­te wer­den si­cher er­kannt)
Gel­ber Be­reich: Ein­stell­be­reich / Mess­be­reich (Schalt­punk­te set­zen / Mess­wer­te wer­den aus­ge­ge­ben) 

Aus­ga­be von Di­stanz­wer­ten

Di­gi­ta­ler Schalt­aus­gang

Über di­gi­ta­le Schalt­aus­gän­ge kön­nen Ab­stän­de mit Hilfe von Teach-​In ein­ge­lernt wer­den. So­bald der ein­ge­lern­te Ab­stand er­reicht wird, gibt der Sen­sor am Aus­gang ein Schalt­si­gnal aus. Da­durch kön­nen Ob­jek­te er­kannt und Po­si­tio­nen er­fasst wer­den.

Ana­lo­ger Aus­gang

Über einen Ana­log­aus­gang wird der Ab­stands­wert als li­ne­ar pro­por­tio­na­len Strom (4...20 mA) oder Span­nungs­wert (0...10 V) aus­ge­ge­ben. In­ner­halb des ge­sam­ten Mess­be­reichs kann die Kenn­li­nie per Teach-​in ein­ge­stellt wer­den. 

IO-​Link

Die IO-​Link-Technologie wird welt­weit zur stan­dar­di­sier­ten Kom­mu­ni­ka­ti­on mit Sen­so­ren und Ak­to­ren ein­ge­setzt. Dabei han­delt es sich um eine Punkt-​zu-Punkt-Kommunikation.


 

In­dus­tri­al Ether­net

In­dus­tri­al Ether­net ist ein Ober­be­griff für alle Ethernet-​Standards zur Echtzeit-​Datenübertragung zwi­schen Steue­rung und Sen­sor. Pro­to­kol­le, die zu In­dus­tri­al Ether­net ge­hö­ren, sind bei­spiels­wei­se Ether­CAT, Ether­net/IP oder PRO­FINET.
 

Was ver­steht man unter Ge­nau­ig­keit?

Hohe Ge­nau­ig­keit be­deu­tet, dass die er­war­te­ten Mess­ergeb­nis­se er­reicht wer­den. Die­ser Be­griff wird nur für qua­li­ta­ti­ve Aus­sa­gen ver­wen­det. Er ist daher keine tech­ni­sche Größe. Die Ge­nau­ig­keit setzt sich zu­sam­men aus der Prä­zi­si­on und der Rich­tig­keit. Grund­sätz­lich hängt die Ge­nau­ig­keit vom ver­wen­de­ten Mess­prin­zip ab.
 

 Prä­zi­si­on

Die Prä­zi­si­on, auch Wie­der­hol­ge­nau­ig­keit ge­nannt, lässt sich durch auf­ein­an­der­fol­gen­de Mes­sun­gen unter gleich­blei­ben­den Be­din­gun­gen er­mit­teln. Ein sehr prä­zi­ser Wert lie­fert daher na­he­zu gleich­blei­ben­de Mes­sun­gen. Die Prä­zi­si­on eines Sen­sors wird durch die Re­pro­du­zier­bar­keit quan­ti­fi­ziert.

Rich­tig­keit

Die Rich­tig­keit ist ein qua­li­ta­ti­ver Wert. Sie wird durch Li­nea­ri­täts­ab­wei­chung, Tem­pe­ra­tur­drift, Ein­schalt­drift und Schalt­ab­stands­ab­wei­chung de­fi­niert.

Die Ab­bil­dung ver­deut­licht, wie Rich­tig­keit, Prä­zi­si­on und Ge­nau­ig­keit mit­ein­an­der in Zu­sam­men­hang ste­hen. Die roten Punk­te stel­len auf­ein­an­der­fol­gen­de Mes­sun­gen eines Sen­sors dar, wäh­rend die Ziel­schei­be den rich­ti­gen Wert an­gibt. Wenn die Mess­wer­te weit aus­ein­an­der und weit vom Ziel ent­fernt lie­gen, be­deu­tet dies eine ge­rin­ge Prä­zi­si­on und Rich­tig­keit. Im Ide­al­fall soll­ten die Mes­sun­gen rich­tig und genau sein, was be­deu­tet, dass sie in­ner­halb des Ziel­be­reichs dicht bei­ein­an­der lie­gen.

Re­pro­du­zier­bar­keit und Li­nea­ri­tät im Ver­gleich: Wann wird wel­cher Wert ver­wen­det?

Ab­so­lu­te Mes­sung

Die Werte für Li­nea­ri­tät und Re­pro­du­zier­bar­keit sind wich­tig für ab­so­lu­te Mes­sun­gen, wie z. B. die Be­stim­mung der tat­säch­li­chen Ent­fer­nung eines Ob­jekts oder eines Durch­mes­sers. Ein guter Re­pro­du­zier­bar­keits­wert lie­fert wie­der­hol­ge­naue Werte. Eine hohe Li­nea­ri­tät sorgt für die rich­ti­gen Mess­wer­te. Ins­ge­samt sind so­wohl die Li­nea­ri­tät als auch die Re­pro­du­zier­bar­keit wich­ti­ge Fak­to­ren, wenn es darum geht, bei ab­so­lu­ten Mes­sun­gen kor­rek­te und ge­naue Mess­wer­te zu er­hal­ten.

Po­si­tio­nier­auf­ga­ben

Der Sen­sor lie­fert bei wie­der­hol­ten Mes­sun­gen re­pro­du­zier­ba­re Mess­wer­te. Dabei trifft er immer auf den glei­chen Punkt bzw. die glei­che Po­si­ti­on, d. h. er ist wie­der­hol­ge­nau. Dies ist von ent­schei­den­der Be­deu­tung, um eine ge­naue und zu­ver­läs­si­ge Po­si­tio­nie­rung eines Ob­jekts zu ge­währ­leis­ten. Das Haupt­ziel be­steht darin, das Ob­jekt immer an der glei­chen Stel­le zu po­si­tio­nie­ren. Die Wie­der­hol­ge­nau­ig­keit ist von gro­ßer Be­deu­tung, wäh­rend die Li­nea­ri­tät bei Po­si­tio­nier­auf­ga­ben we­ni­ger wich­tig ist. Hier ist eine hohe Prä­zi­si­on ent­schei­dend, die Rich­tig­keit kann ver­nach­läs­sigt wer­den. 

 

Aus­gangs­la­ge
Es wird eine Ab­stands­mes­sung durch­ge­führt und die ma­xi­mal mög­li­che Ab­wei­chung be­stimmt. Es wird immer am glei­chen Ob­jekt ge­mes­sen, so­dass keine Farb­feh­ler auf­tre­ten. Die Um­ge­bungs­tem­pe­ra­tur kann um 10 °C ab­wei­chen.

Werte aus dem Da­ten­blatt: 

  • Re­pro­du­zier­bar­keit: 3 mm
  • Li­nea­ri­täts­ab­wei­chung: 10 mm
  • Tem­pe­ra­tur­drift:  0,4 mm/K

Be­rech­nung
Prä­zi­si­on (Re­pro­du­zier­bar­keit) + Rich­tig­keit (Li­nea­ri­täts­ab­wei­chung, Tem­pe­ra­tur­drift) = Ge­nau­ig­keit 
3 mm + 10 mm + (0,4 mm * 10 °C) = 17 mm

Von was hängt die Ge­nau­ig­keit der Mess­ergeb­nis­se ab?

La­ser­di­stanz­sen­so­ren Time-​of-Flight er­rei­chen hohe Mess­be­rei­che bis zu 10 m auf Ob­jek­te und 100 m auf Re­flek­to­ren. Laser-​Distanzsensoren Tri­an­gu­la­ti­on sind da­ge­gen sehr genau. Der Mess­be­reich ist je­doch auf ma­xi­mal 1.000 mm be­grenzt. Um die Ge­nau­ig­keit der Sen­so­ren zur Di­stanz­mes­sung zu op­ti­mie­ren, gibt es ver­schie­de­ne Ein­stel­lun­gen, die je nach An­wen­dungs­fall vor­ge­nom­men wer­den kön­nen. So kann die Ge­nau­ig­keit durch Fil­ter­funk­tio­nen wei­ter er­höht wer­den.

La­ser­klas­sen und ihre Wir­kungs­wei­sen

Ein­satz­zwe­cke von roten und blau­en La­sern

Die Laser-​Distanzsensoren von wenglor ar­bei­ten mit rotem oder blau­em La­ser­licht. Ob rotes oder blau­es Licht ver­wen­det wird, hängt von der An­wen­dung ab. Rotes La­ser­licht hat eine Wel­len­län­ge von 650 nm. Blaue Laser ar­bei­ten mit einer Wel­len­län­ge von 405 nm und haben somit eine kür­ze­re Wel­len­län­ge. Daher dringt der blaue La­ser­strahl we­ni­ger tief in das Mess­ob­jekt ein und lie­fert prä­zi­se und sta­bi­le Er­geb­nis­se. Ins­be­son­de­re glü­hen­de Ober­flä­chen wer­den durch den blau­en Laser nicht be­ein­flusst. Laser-​Distanzsensoren mit blau­er Diode eig­nen sich sehr gut für or­ga­ni­sche Ober­flä­chen, po­lier­te Me­tal­le, glän­zen­de Kunst­stoff­ober­flä­chen oder dunk­le Lacke.

Was ist der Un­ter­schied zwi­schen ge­wöhn­li­chem Licht und La­ser­licht?

Ge­wöhn­li­ches Licht

Aus­brei­tungs­rich­tungLicht­wel­len streu­en in alle Rich­tun­gen
Wel­len­län­genBe­stehen aus vie­len ver­schie­de­ne Wel­len­län­gen
Pha­sen­gleich­heitWel­len schwin­gen pha­sen­ver­scho­ben
Di­ver­gie­ren­der Licht­strahl mit gro­ßem Licht­fleck­durch­mes­ser

La­ser­licht

Licht­wel­len sind stark ge­rich­tet
Be­steht aus einer Wel­len­län­ge (Mo­no­chro­ma­ti­zi­tät)
Wel­len schwin­gen syn­chron
Star­ke Bün­de­lung er­mög­licht klei­ne Licht­fleck­durch­mes­ser in gro­ßer Ent­fer­nung.

Warum gibt es rotes und blau­es La­ser­licht?

Das Licht­spek­trum be­steht aus ver­schie­de­nen Wel­len­län­gen. Jede hat eine an­de­re Farbe. Im Farb­spek­trum kann jeder Welle eine Farbe zu­ge­ord­net wer­den. Rotes Licht un­ter­schei­det sich von blau­em Licht durch die Wel­len­län­ge und die En­er­gie­dich­te.
 
Wel­len­län­ge Farbe Blau: 380 - 500 nm
Wel­len­län­ge Farbe Rot: 640 - 675 nm

Das ist Licht

Licht ist der für das mensch­li­che Auge sicht­ba­re Teil der elek­tro­ma­gne­ti­schen Strah­lung. Die Strah­lung brei­tet sich in ver­schie­de­nen Wel­len­län­gen­be­rei­chen aus, wenn sie von einer Licht­quel­le, bei­spiels­wei­se einer Glüh­lam­pe, emit­tiert wird. Der Wel­len­län­gen­be­reich liegt zwi­schen UV-​Strahlung (kür­ze­re Wel­len­län­gen) und In­fra­rot­strah­lung (län­ge­re Wel­len­län­gen).

Das ist Farbe

Die Farbe von Ge­gen­stän­den ist ein sub­jek­ti­ver Ein­druck, der da­durch ent­steht, dass Ge­gen­stän­de ver­schie­de­ne Wel­len­län­gen ab­sor­bie­ren und an­de­re re­flek­tie­ren. Diese Wel­len­län­gen stel­len un­ter­schied­li­che Far­ben dar. Die vom Ob­jekt re­flek­tier­te Farbe kann vom mensch­li­chen Auge wahr­ge­nom­men wer­den. 

Das ist Laser

Der Be­griff „Laser“ steht für „Light Am­pli­fi­ca­ti­on by Sti­mu­la­ted Emis­si­on of Ra­dia­ti­on“ (Licht­ver­stär­kung durch sti­mu­lier­te Emis­si­on von Strah­lung). Ein La­ser­strahl kann in einem wei­ten Be­reich des op­ti­schen Spek­trums er­zeugt wer­den. Ver­ein­facht aus­ge­drückt be­deu­tet dies, dass gleich­ge­rich­te­te Licht­wel­len in hoher Kon­zen­tra­ti­on zu einem Strahl ge­bün­delt wer­den.

Un­ter­schie­de zwi­schen La­ser­di­stanz­sen­so­ren und Ul­tra­schall­sen­so­ren

  • Di­stanz­sen­so­ren und Ul­tra­schall­sen­so­ren un­ter­schei­den sich in der Größe des Er­fas­sungs­be­rei­ches

  • Ul­tra­schall­sen­so­ren ar­bei­ten mit einer brei­ten Schall­keu­le 

  • La­ser­di­stanz­sen­so­ren ar­bei­ten mit einem fei­nen La­ser­strahl
     

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