Laser-Distanzsensor
Ein Laser-Distanzsensor von KEYENCE ermöglicht die berührungslose Messung von Höhe, Position oder Abstand eines Messobjekts. Durch die Kopplung mehrerer Sensoren können auch Messungen von Dicke oder Breite durchgeführt werden.
・absolut genaue, zuverlässige Lösungen zur Prozess- & Qualitätskontrolle
・2 Kategorien an Laser-Distanzsensoren : konfokal & Lasertriangulation
・Messung auch von transparenten oder glänzenden Oberflächen
Produktpalette : Präzisionsmessungen (Reflexions-Distanzsensoren)
Ein konfokaler Wegmesssensor, häufig auch als Laser-Distanzsensor oder Laser-Abstandssensor bezeichnet, wie der 1D-Laser-Wegmesssensor der Modellreihe CL-3000, kann durch ein einzigartiges Verfahren hochpräzise Messungen auf beliebigen Materialien oder Oberflächen gewährleisten. Durch den konfokalen Sensor ist eine stabile Messung unterschiedlichster Materialien von schwarzem Gummi bis zu transparenten Folien möglich, ohne dass die Montage- oder Messeinstellungen angepasst werden müssen.
Die Triangulations-Laser-Distanzsensoren der Modellreihe LK-G5000 bieten ultraschnelle und hochpräzise Messungen für jede beliebige Anwendung. Durch den Einsatz modernster Hardware wie dem RS-CMOS und dem HDE-Objektiv liefern die Sensoren zuverlässige Ergebnisse für eine Vielzahl von Materialien, auch bei schwach reflektierenden Oberflächen. Diese Technologie sorgt für einen Sensor mit hervorragender Linearität (0,02 % von F.S.) und Wiederholgenauigkeit (0,005 µm).
Die hochpräzisen CCD-Laser-Wegmesssensoren der Modellreihe LK-G3000 verwenden ein speziell entwickeltes Li-CCD-Element (linearisiertes CCD) und ein Ernostar-Objektiv, um eine flexible Lösung für die Wegmessung zu bieten. Für ein vielfältiges Anwendungsgebiet bietet die Modellreihe eine breite Palette von Sensorköpfen für Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit oder einen großen Abstand erfordern.
Produktpalette : Reflexions-Distanzsensoren
Mit dem bildbasierten Höhenvergleichssensor der Modellreihe IX kann eine Höhenmessung überall innerhalb des Erkennungsbereichs durchgeführt werden. Dank der kamerabasierten Bilderkennung kann die Höhe der Messpunkte auch dann erfasst werden, wenn Prüfobjekte nicht perfekt auf der Fertigungslinie ausgerichtet sind. Die Höhe, in der der Laser auf das Prüfobjekt trifft, variiert bei Neigung oder Verkippung des Prüfobjekts. Die Modellreihe IX kann jedoch den Höhenunterschied zu einem Referenzpunkt erkennen.
Multifunktions-CMOS-Analoglasersensoren der Modellreihe IL sind Reflexions-Laser-Wegmesssensoren, die ein sehr hohes Erkennungsvermögen und hohe Stabilität zu einem ausgezeichneten Preis-Leistungs-Verhältnis bieten. Eine stabile Erkennung ist ohne Anpassung an dem Prüfobjekt oder dessen Oberflächenbeschaffenheit möglich, sodass die Lasersensoren zur Wegmessung der Modellreihe IL in Fertigungslinien integriert werden können, um das Einrichten, Umrüsten und Produktwechsel zu erleichtern.
Hochpräzise Wegmesssensoren können in zwei Kategorien eingeteilt werden: Konfokale Wegmesssensoren und Laser-Triangulationssensoren. Beide bieten genaue, zuverlässige Lösungen für berührungslose Messungen, aber je nach Anwendung kann ein Typ einen Vorteil gegenüber dem anderen bieten.
Im Folgenden sind die verschiedenen Arten von 1D Laser-Wegmesssensoren sowie deren Messprinzipien und Merkmale beschrieben.
Mehrfarbiges Konfokalverfahren
Konfokale Wegmesssensoren emittieren und empfangen Licht auf der gleichen Achse. Mehrfarbige konfokale Wegmesssensoren verwenden eine mehrfarbige Lichtquelle, die Licht mit unterschiedlichen Brennweiten für jede Wellenlänge aussendet. Der Sensor misst den Abstand zur Oberfläche, indem er erkennt, welche Wellenlänge gerade auf ein Messobjekt gerichtet ist.
Die konfokalen Wegmesssensoren der Modellreihe CL-3000 von KEYENCE arbeiten mit einer helleren Lichtquelle als konventionelle Modelle und liefern stabile Messergebnisse über den gesamten Messbereich, unabhängig vom Reflexionsgrad der Oberfläche.
Laser-Triangulationsverfahren
Laser-Triangulationssensoren nutzen den reflektierten Strahl des vom Messobjekt reflektierten Lichts zur Positionsberechnung. Das Laserlicht wird vom Sensor ausgestrahlt und von der Oberfläche des Messobjekts reflektiert. Ein Teil dieses reflektierten Lichts wird durch eine Linse auf das Empfangselement im Sensorkopf fokussiert.
Je nach Abstand des Messobjekts zum Sensor ändert sich die Reflektion des Lichts und trifft auf eine andere Position am Empfänger, die dadurch erkannt werden kann. Die Modellreihe LK-G5000 verwendet ein hochauflösendes CMOS, um kleine Änderungen stabil zu messen.
Laser-Distanzsensoren von KEYENCE können mit vielen Vorteilen aufwarten, die viele Anwendungen präziser und schonender machen. Die wichtigsten sind:
・Berührungslose Messung: Messobjekte aus verschiedenen Materialien, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, können berührungslos gemessen werden.
・Kompakte Messköpfe: Die Messköpfe sind kompakt und leicht, weshalb sie hervorragend für den Einsatz direkt in der Anlage geeignet sind.
Berührungslose Messung von Objekten
Ein wesentlicher Grund dafür, dass diese Sensoren Messobjekte mit unterschiedlichen Materialien und Eigenschaften messen können, liegt in ihrer Fähigkeit, hochpräzise berührungslose Messungen durchzuführen. Je nach Anwendung oder Material des Messobjekts (z. B. transparente oder glänzende Messobjekte) kann der optimale Laser-Wegmesssensor ausgewählt werden.
Besteht das Messobjekt aus Metall oder einem anderen harten Material, das nicht leicht zerkratzt, kann es mit einem Messschieber, Mikrometer oder einem anderen taktilen Instrument gemessen werden, oder aber mit einem LVDT (linearer variabler Differentialtransformator) bzw. einem anderen taktilen Wegmesssensor bei einer Inline-Messung.
Bei weichen Messobjekten können jedoch aufgrund des Messdrucks Fehler auftreten. Bei empfindlichen Messobjekten, deren Qualität durch Berührung beeinträchtigt wird, wie z. B.
・Wafer,
・dünne Folien und
・empfindliche haarfeine Metalloberflächen,
können berührungslose Laser-Wegsensoren verwendet werden, um Messungen durchzuführen, ohne dass Fehler und Schäden am Messobjekt zu befürchten sind. Da sie eine stabile, berührungslose Messung auch von transparenten oder glänzenden Oberflächen erlauben, ermöglichen Laser-Wegsensoren ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten.
Kompakte, leichte Messköpfe für den Einsatz direkt in der Anlage
Bei der Automatisierung von Prozessen wie Beschichtung, Schweißen und Bauteilmontage ist eine genaue Positionierung von Aktoren und/oder Werkzeugen notwendig. Der kompakte und leichte Messkopf der Laser-Wegmesssensoren mit Mehrfarben-Konfokalverfahren von KEYENCE lässt sich problemlos installieren und ermittelt genau den Abstand zum Messobjekt, was eine hochpräzise Positionssteuerung ohne Beeinträchtigung des Prozesses selbst ermöglicht.
Der konfokale Wegmesssensor der Modellreihe CL-3000 verfügt über eine separate optische Einheit und wurde mit nur einem einzigen Objektiv im Sensorkopf konzipiert, was eine einfache Installation ermöglicht.
Die Messung erfolgt mit koaxialem Licht, sodass auch die Höhe von schmalen Nuten ohne Beeinträchtigung durch tote Winkel gemessen werden kann. Durch die spezielle Konstruktion des Sensorkopfs wird keine Abwärme oder elektrisches/magnetisches Rauschen erzeugt, wodurch eine hochpräzise und stabile Messung gewährleistet wird.
Zur Regelung von Prozessen können Laser-Wegmesssensoren die Höhe von Messobjekten sehr schnell messen und diese Informationen an die regelnde Steuerung zurückmelden. So können Höhen von stufenförmigen Messobjekten oder Messobjekten, die während des Transports leicht geneigt sind, in Echtzeit gemessen werden. Hierdurch kann die Qualität in automatisierten Prozessen verbessert oder gewährleistet werden.
Die Laser-Distanzsensoren von KEYENCE sind vor allem für folgende Einsatzzwecke hervorragend geeignet:
・Dickenmessung von Glas
・Messung und Steuerung der Höhe der Dispenserdüse
Dickenmessung von Glas (einseitig beschichtet)
Bei unterschiedlichen Reflexionen zwischen der Glasoberfläche und der beschichteten Oberfläche kommt es bei der Dickenmessung mit Laser-Wegmesssensoren, die auf beiden Seiten der Glasscheibe positioniert sind, traditionell zu Abtastfehlern an der beschichteten Oberfläche.
Mit dem konfokalen Wegmesssensor der Modellreihe CL-3000 wird die Position gemessen, an der sich das gebündelte Licht im Fokus befindet. Dies ermöglicht eine stabile und hochpräzise Messung, die nicht von unterschiedlichen Helligkeiten des vom Messobjekt reflektierten Lichts beeinflusst wird. Dies minimiert die Auswirkung von Abtastfehlern und verkürzt die Prüfzykluszeit.
Messung & Steuerung der Höhe der Dispenserdüse
Um eine moderne, hochpräzise, automatische Beschichtung zu gewährleisten, ist nicht nur ein ausgeklügelter Dispenserroboter erforderlich, sondern auch ein leistungsstarker Wegmesssensor, der sich zusammen mit der Düse bewegt und als Auge des Dispensers fungiert.
Indem der konfokale Wegmesssensor der Modellreihe CL-3000 so installiert wird, dass er der Dispenserdüse folgt, wird die Höhensteuerung der Düse anhand von Echtzeitmessung und dem Vergleich mit der Soll-Höhe ermöglicht.
Der kompakte und leichte Kopf kann einfach neben der Dispenserdüse installiert werden und reduziert Restvibrationen bei Betriebsstillstand.
Die mehrfarbige konfokale Technologie nutzt ein Koaxialsystem, um einen größeren Messbereich zu ermöglichen. Ebenso gewährleistet sie eine stabile Höhenmessung und Rückmeldung, ohne von den transparenten, spiegelnden oder glänzenden Oberflächen von Materialien oder von Formen wie konkaven Oberflächen, Höhenunterschieden und geneigten oder abgerundeten Oberflächen beeinträchtigt zu werden.
Häufig gestellte Fragen zu Laser-Distanzsensor
Konfokale Sensoren senden und empfangen Licht auf derselben Achse. Mehrfarbige Modelle nutzen verschiedene Wellenlängen zur Abstandsmessung. Der Sensor erkennt, welche Farbe auf ein Messobjekt gerichtet ist. Triangulationssensoren berechnen die Position anhand des Rückstrahlwinkels. Das reflektierte Laserlicht wird durch eine Linse auf das Empfangselement im Sensorkopf fokussiert.
Ein Laser-Distanzsensor sendet einen Laserimpuls oder ein kontinuierliches Laserlicht aus und erfasst das reflektierte Signal.
Konfokale Wegmesssensoren der Modellreihe CL-3000 können nicht nur transparentes Glas, sondern auch eine Vielzahl von unterschiedlichen Materialien und Formen von Messobjekten mit hoher Präzision stabil messen. Durch die berührungslose Messung wird das Glas nicht beschädigt. Mit der Modellreihe CL-3000 können bis zu sechs Sensorköpfe gleichzeitig an ein einziges Steuergerät angeschlossen werden. So lässt sich z. B. die Ebenheit des Glases stabil prüfen, indem die vier Seiten und die Mitte des Glases mit einem System bestehend aus einem Steuergerät und fünf Sensorköpfen oder indem sechs Seiten mit vier bis sechs Sensorköpfen gemessen werden.
Bei der Messung mit einem Laser-Wegmesssensor treten in der Regel diffuse Reflexionen auf, da das Laserlicht in das Innere der Leiterplatte eindringt. Dies kann zu instabilen Messwerten führen. Konfokale Wegmesssensoren der Modellreihe KEYENCE CL-3000 können Laserlicht mit mehreren Wellenlängen aussenden, um genau das Wellenlängenband des Lichts zu berechnen und zu messen, das auf dem Messobjekt fokussiert ist. So lassen sich stabile Messwerte mit hoher Präzision auch für Leiterplatten und andere solche Messobjekte erzielen, die leicht von Licht durchdrungen werden.
Es werden sowohl das Messprinzip als auch die Funktionen und Leistungen konfokaler Wegmesssensoren der Modellreihe CL-3000 zur Problemlösung bei der konventionellen Dickenmessung umfassend erklärt. Sollten Sie sich mit dem Thema Dickenmessung befassen, ist dies der einzige Leitfaden, den Sie benötigen.
In diesem Leitfaden zeigen wir Ihnen wie Sie Ihre Messaufgabe in folgenden Einsatzgebieten lösen: Dicke, Breite, Höhe/Stufe, Außendurchmesser, Hub, Schwingungen/Vibrationen, Rundlauf, Wölbung/Ebenheit, Winkel, Abstand/Spaltmaß, Kantenpositionen, Radius/ Innendurchmesser, Position, Profil und 3D-Form.