Funktionsweise und Technologie von Laser-Distanzsensoren

Ein Laser-Distanzsensor, auch Laser-Wegsensor genannt, misst Entfernungen, um Objekte innerhalb eines bestimmten Messbereichs zu erkennen. Laser-Distanzsensoren können auf einer Vielzahl von Technologien basieren. Eine der wichtigsten ist das Triangulationsprinzip. Hierbei wird ein Laserpunkt oder eine Laserlinie auf das Objekt projiziert, dessen Position bestimmt werden soll. Das Objekt reflektiert einen Teil des einfallenden Lichts, was wiederum vom Empfangselement im Sensor erfasst wird. Die Position des reflektierten Lichts auf diesem Empfangselement hängt von der Entfernung zwischen dem Sensor und dem Objekt ab. Ändert sich also der Abstand, ändert sich auch die Position des Signals auf dem Empfangselement. Mit einem entsprechend kalibrierten Sensor, kann die Entfernung des Objekts mit hoher Präzision gemessen werden.

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Die Triangulation ist eine geometrische Methode zur Messung von Entfernungen durch die Bildung eines Dreiecks zwischen bekannten Referenzpunkten und dem Zielobjekt. Das zentrale Element ist eine Laserquelle, die einen Lichtstrahl auf ein Zielobjekt aussendet. Das Licht wird vom Zielobjekt reflektiert und dann von einem Empfangselement erfasst, welches auf die Position des Signals reagiert. Der Einfallswinkel ändert sich mit der Entfernung des Objekts und damit ändert sich auch die Position des Signals auf dem Empfangselement. Mit Hilfe vorkalibrierter Daten kann dann aus der Position des Signals auf dem Empfangselement der Abstand zwischen Sensor und Objekt bestimmt werden.

Mit der Verbesserung der Leistungsfähigkeit der kritischen Komponenten steigt auch die Messleistung der Sensoren, insbesondere auf sehr schwierigen Oberflächen. Beispiele hierfür sind glatte, glänzende Oberflächen, die zu einem sehr schwachen Signal am Empfangselement führen.
Die Triangulation ist eine seit langem etablierte Technologie und nach wie vor ein sehr präzises und zuverlässiges Verfahren zur Abstandmessung. Sie eignet sich besonders zur Distanzmessung im Bereich von Millimetern bis zu einigen Metern. Darüber  hinaus werden andere Technologien bevorzugt, da die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Triangulation bei grossen Entfernungen abnimmt.

Moderne triangulationsbasierte Sensoren bieten eine Vielzahl von Schnittstellen, die oft eine einfache und nahtlose Integration in die Steuerung ermöglichen. IO-Link ist neben anderen seriellen Schnittstellen weit verbreitet. Höherwertige Produkte bieten auch Ethernet-basierte Protokolle wie Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT oder OPC UA.