Licht aus, Spot an: Lasersensoren für jede Anwendung

Ein gebündelter Lichtstrahl lässt den Protagonisten aus der Dunkelheit hervortreten – oder aber eben sinnbildlich im besten Licht erstrahlen. Was auf den Bühnen dieser Welt funktioniert, ist für die vielen Produktfamilien der Lasersensoren bei SICK so etwas wie eine Blaupause. Durch ihr gebündeltes Licht detektieren und erfassen die vielen unterschiedlichen Lasersensoren je nach Anwendung Objekte oder Umgebung sicher und zuverlässig – auch unabhängig vom Fremdlicht und anderen Herausforderungen.

Die konkurrierenden Systeme für eine verlässliche Objekterfassung sind LED- und laserbasierte Lösungen. Allerdings verfügen Lasersensoren über klare Vorteile: Gegenüber LED-Sensoren bieten sie wesentlich größere Schaltabstände, eine höhere Präzision und den scharf eingegrenzten Durchmesser des Lichtkegels. Dadurch ist der Lichtfleck im sichtbaren Spektralbereich immer scharf konturiert und gut zu erkennen und die Größe des Lichtflecks auf dem Objekt bleibt in Relation zum Arbeitsabstand klein. So können Lasersensoren selbst kleinste Objekte, zum Beispiel Nadel und Faden, sicher erfassen. In einzelnen Applikationen ist es zudem von Vorteil, dass Lasersensoren Objekte durch Löcher oder schmale Öffnungen hindurch detektieren können.

precision is the source of good performance

Präzision ist die Quelle für gute Performance

Ein Sensor sollte nicht schielen. Das klingt merkwürdig, allerdings spricht man beim Einbau des Optikelektronikmoduls und während des Justierens der Laserdiode von einem Schielwinkel. Die Diode wird durch einen vollautomatischen Greifer nahezu ohne Schielwinkel über ein Justage-Target ausgerichtet und auf das Modul geklebt. So funktioniert das dank einer mikrometergenauen Überwachung durch ein Kamerasystem in der automatischen Fertigung Sensor für Sensor. Dies stellt sicher, dass alle Lasersensoren eines gleichen Typs im Prinzip identisch justiert das Werk verlassen – eine Reproduzierbarkeit, die sowohl die Erstmontage als auch die Ergänzung oder den Austausch wesentlich erleichtern.

Laser ist nicht gleich Laser

Auch wenn die Gehäuse oft gleich aussehen, werden je nach Anwendungsbedarf zwei unterschiedliche Techniken verbaut. Hier gibt es kein Besser oder Schlechter, sondern nur das Passende für das jeweilige Einsatzgebiet. So gibt es Lasersensoren mit Triangulation und welche, die auf Lichtlaufzeit (Time-of-flight), kurz ToF, basieren.

Triangulation – um die Ecke gedacht

Laserlichttaster mit Hintergrundausblendung basieren auf der Abstandmessung durch Winkelberechnung (Triangulation). Das ausgesendete Licht wird von einem Objekt remittiert und trifft, abhängig von der Entfernung, unter einem bestimmten Winkel auf das Empfangselement. Anhand der Position des Lichtflecks auf dem Empfangselement lässt sich der Abstand des Objektes bestimmen. Dieses Messprinzip hat zwei Vorteile: Zum einen lässt sich eine präzise Hintergrundunterdrückung einstellen, mit der beispielsweise flache Objekte auf einem Förderband sicher erkannt werden können. Zum anderen können selbst sehr nahe Objekte erfasst werden, da das Triangulationsprinzip nahezu keine geometrischen Blindbereiche kennt. Das Wirkprinzip hat aber auch bestimmte Grenzen, die vor allem bei sehr dunklen, schwach remittierenden Oberflächen erreicht werden.

Time of Flight – schneller geht’s nicht

Für den Time-of-flight-Lichttaster hingegen ist die Objektfarbe nahezu egal. Denn er misst keine optischen Winkel, sondern die Laufzeit von Laserlicht. Der Sensor sendet Laserpulse aus und misst die Zeit bis zum Eintreffen der Remissionen auf seinem Empfangselement. Damit ist dieses Messprinzip nahezu unabhängig vom optischen Remissionsverhalten eines Objektes. Es ist gleichzeitig gegenüber optischen Störeinflüssen durch Reflexionen, Fremd- oder Kunstlicht extrem robust. Zudem liefern ToF-Lasersensoren auch unter großen Erfassungswinkeln stabile Detektionsergebnisse. Außerdem sind ToF-Laserlichttaster so smart, dass sie ein kontinuierliches Abstandssignal liefern und dieses auch per Analogausgang oder IO-Link bereitstellen können. Lasertaster sind als smarte Sensoren konzipiert. Damit sind auch Industrie-4.0-Anwendungen realisierbar wie zum Condition Monitoring, um Automatisierungsnetzwerke effizienter und zukunftssicherer zu gestalten.

Riesiges Spektrum an unterschiedlichsten Anwendungen

Die unterschiedlichen Messprinzipien von Lasersensoren sind auch weisend für ihre Einsatzgebiete. Von Lasertastern, die kleinste Objekte in der Nähe detektieren bis hin zur Lichtschranke mit einer Detektionsreichweite von bis zu 60 Metern – ein riesiges Spektrum. Und das gilt selbstverständlich für alle Branchen: ob im Verpackungsmaschinenbau, in der Automobil- und Zulieferindustrie, in der Elektronik- oder Solarbranche – Laser-Lichtschranken ermöglichen vielerorts die zuverlässige und wirtschaftliche Lösung von Automatisierungsaufgaben. Hierzu zählen hochpräzise und reproduzierbare Anwendungen der Lage-, Anwesenheits-, Überstands- und Höhenkontrolle. Und es gibt ständig Neuerungen und Modifikationen: Die Lichttaster und Lichtschranken der Produktfamilie G6L im Miniaturgehäuse überzeugen beispielsweise sowohl bei der Montage mit 1-Inch-Standard-Lochabstand als auch hinsichtlich ihrer funktionsrelevanten Eigenschaften auf ganzer Linie. Und auch die MultiTask-Lichtschranken der PowerProx-Reihe wurden jetzt um die leistungsstarke WTT4SL im Miniaturgehäuse erweitert – für maximale Flexibilität beim Maschinendesign. Dabei meistern die verschiedenen Lasersensoren durch die hohe Energiedichte und Konvergenz des Laserstrahls auch anspruchsvolle Umgebungsbedingungen, in denen LED-Sensoren oft an ihre Grenzen stoßen. Und so heißt es eindeutig: Spot an für den Gewinner.