Laser-Distanzsensoren ermöglichen eine schnelle und hochgenaue Vermessung von Objekten für eine zuverlässige Inline-Qualitätskontrolle, sie liefern Messwerte für die hochgenaue Positionierung von Objekten oder die y-Achsen-Positionierung eines Roboterarms oder aber sie messen die Dicke für eine Doppellagenkontrolle. Insbesondere Lösungen auf Triangulationsbasis bieten sich aufgrund ihrer nahezu oberflächenunabhängigen Arbeitsweise an. Im Vergleich zu mechanischen beziehungsweise taktilen Lösungen wird hier berührungslos gemessen, wodurch sich sowohl ein Verschleiß des Messmittels als auch eine Beschädigung des Produkts vermeiden lassen. Doch was sollte im Einzelnen bei der Wahl des passenden Sensors beachtet werden?

Messbereich und Fokus wählen

Vergleich der Signal-änderungen eines Laser-Distanzsensors auf Triangulationsbasis bei kurzen oder längeren Distanzen: Je kürzer der Messbereich, desto größer sind die ­Änderungen auf der Empfangszeile.

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Generell empfiehlt es sich, den Mess-bereich so klein wie möglich zu wählen, da die Präzision von Triangulations-sensoren mit steigendem Abstand zum Messobjekt abnimmt. Triangulationssensoren bestimmen den Abstand zum Messobjekt anhand einer Winkelberechnung: Der Sensor projiziert einen Laserpunkt auf ein Objekt. Dieses Objekt reflektiert den Laserpunkt zum Sensor zurück, wo er abhängig von der Entfernung unter einem bestimmten Winkel auf ein Empfangselement trifft. Durch die Position des Lichtpunktes auf dem Empfangselement und der Distanz von Sender zum Empfangselement wird der Abstand zum Messobjekt im Sensor berechnet.

Die Positionsänderung des Lichtflecks auf dem Empfänger und damit auch die Unterscheidung von Distanzen sind hierbei im Fernbereich deutlich geringer als im Nahbereich, wodurch sich die Präzision des Sensors verringert.
Allerdings lassen sich die Sensoren nicht immer so nah wie eigentlich nötig am 
Messobjekt montieren. Eine Beschränkung könnte etwa die Einbausituation sein, die einen gewissen Abstand zum Messobjekt vorschreibt.
Zur Optimierung der Performance des Laser-Triangulationssensors sollte dann möglichst im Fokus (oder auch Sweet Spot) des Laserstrahls gearbeitet werden. Der minimale Durchmesser des Lichtflecks sorgt für die Minimierung störender optischer Effekte und somit für die beste örtliche Wiederholgenauigkeit und Präzision des Mess-Ergebnisses.

Linie oder Punkt?

Das Portfolio von Laser-Distanzsensoren umfasst in vielen Fällen sowohl Punkt- als auch Linien-Strahlformen, die abhängig von der Art der Anwendung eingesetzt werden sollten. Liniensensoren bieten einen deutlichen Vorteil bezüglich der Messwert-Stabilität bei der Vermessung von Metallen, Holz oder rauen sowie strukturierte Oberflächen, da ein gemittelter Messwert über die Struktur der Oberfläche des Messobjekts ausgegeben wird. Punktsensoren messen mit einem extrem kleinen, fokussierten Lichtfleck und dienen der präzisen Vermessung kleinster Objekte, etwa elektronischer Bauteile, oder der punktgenauen Positionierung von Bauteilen. 

Kein Mehraufwand für Schutzvorrichtungen

Unterschiedliche Strahlformen für unterschiedliche ­Oberflächen: Die Laserlinien-Strahlform eignet sich zum Beispiel für metallische Oberflächen, der fokussierte Laser-Point für hochpräzise Positionierungen.

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Aufgrund einer automatischen Anpassung an die optischen Eigen-schaften des Messobjekts liefern die meisten Laser-Distanzsensoren auch innerhalb der Spezifikationen der Laserklasse 1 zuverlässige Ergebnisse. Die Laserstrahlung bei Laserklasse-1-Sensoren darf eine maximale Leistung <25,5 µW bei einer Wellenlänge zwischen 400 nm und 700 nm erzielen und ist somit ungefährlich für das menschliche Auge. Die Sensoren sind einfach und schnell montierbar, völlig ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen. Aus diesem Grund sind sie in industriellen Anwendungen die favorisierte Wahl. 

Dennoch muss es auch Sensoren mit Laserklasse 2 geben: Bei extrem dunklen Materialien, wie zum Beispiel matten Gummiförderbändern, wird der größte Anteil des Lichts absorbiert. Folglich wird nur wenig Licht zum Empfangs-element des Sensors reflektiert. Werden in solchen Fällen Sensoren mit Laserklasse 1 verwendet, brauchen sie eine wesentlich höhere Emissionszeit für ein zuverlässiges Signal. Dadurch verringert sich die Messgeschwindigkeit und der gesamte Messzyklus würde sich deutlich verlängern. Abhilfe kann hier ein Laserklasse-2-Sensor schaffen, da diese eine größere Lichtmenge aus-senden können und somit die Messzyklen kurz bleiben. Auch hier sind in der Regel keine weiteren Schutzmaßnahmen notwendig, da der Laserstrahl bei kurzzeitiger Bestrahlungsdauer ungefährlich ist. Ein Hineinschauen in den Strahl oder Reflektionen über längere Zeit sollten allerdings vermieden werden.