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Sichere Objektdetektion

Lasersensoren spielen ihre Vorteile in der Automatisierung aus

15. Juli 2020, 17:00 Uhr   |  Nicole Wörner

Lasersensoren spielen ihre Vorteile in der Automatisierung aus
© Sick

Powerprox-WTT4SL-Lasertaster arbeiten nach dem Time-of-Flight-Prinzip (ToF). Über IO-Link können Arbeitsabstand, Detektionsgeschwindigkeit und Messgenauigkeit auch in engen Montagesituationen – hier in der Spitze von Hubgabelzinken – individuell eingestellt werden.

Hohe Reichweite, kleiner Lichtfleck, konstante Leistung über die gesamte Lebensdauer – Lasersensoren bieten im Vergleich zu ihren LED-Pendants viele Vorteile. Bei der Objektdetektion punkten die Serien Powerprox WTT4SL mit ToF-Pulslaufzeitmessung und V18L von Sick mit weiteren praktischen Features.

Von: Kristina Holm und Christian Freudig, beide Produktmanager Business Unit Photoeletcric Sensors & Fibers, Global Business Center Presence Detection, Sick AG

Wenn es um die Erfassung kleinster Objekte oder Merkmale geht, wenn hohe Reichweiten und dennoch ein kleiner Lichtfleck auf der Objektoberfläche erforderlich sind, oder wenn die Detektion durch kleine Öffnungen in einer Maschine hindurch erfolgen muss, bieten Lasersensoren durch den konvergenten, fokussierten Strahlengang und die vergleichsweise hohe Energiedichte ihres Sendelichts gegenüber LED-Sensoren eine weitaus höhere Präzision und damit klare Vorteile in solchen Applikationen. Präzision als eines der wesentlichen Leistungsmerkmale ist aber nicht allein auf Laserdioden als Sendelichtquelle zurückzuführen, sondern auch auf höchste Maßhaltigkeit, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bereits bei der Fertigung von Lasersensoren. 

Lasersensoren: Präzision beginnt in der Fertigung

Bei Sick sorgen schon in der Fertigung minimierte konstruktive Maßtoleranzen für ein dauerhaft spielfreies Einsetzen und Fixieren des Optik-Elektronikmoduls in der Aufnahmeposition im Sensorgehäuse. Die Laserdiode wird durch einen vollautomatischen Greifer nahezu ohne Schielwinkel über ein Justage-Target ausgerichtet und auf das Modul geklebt.

Die gesamte Laserjustage wird – Sensor für Sensor – mikrometergenau durch ein Kamerasystem überwacht. Sensoren des gleichen Typs weisen dadurch identische, optische Eigenschaften aus – eine Reproduzierbarkeit, die sowohl die Erstmontage als auch die Ergänzung oder den Austausch erleichtert.

Im Betrieb gewährleistet die elektronisch überwachte Sendeleistung der Laserlichtquelle einen über die Lebensdauer der Sensoren sehr konstante Detektionsleistung und Funktionssicherheit – auch bei wechselnden Umfeld- und Temperatureinflüssen. All dies gilt auch für die neue Produktfamilie Powerprox WTT4SL und die weiterentwickelte V18L.

Platzsparender Laser-Lichttaster mit ToF-Technologie

Maximale Leistung bei minimalem Platzbedarf – das ist das Konzept der Produktfamilie Powerprox und somit auch der neuen WTT4SL. Diese Lasersensoren übernehmen die im Markt eingeführte Bauform der Baureihe W4S.

Die Lichttaster WTT4SL sind echte Applikationsspezialisten: die Variante Distance ist mit spezifizierten 1300 mm – ohne Reflektor, direkt auf das Objekt – für einen maximalen Schaltabstand ausgelegt, hat aber dafür eine etwas geringere Schaltfrequenz. Sie eignet sich dadurch unter anderem für Applikationen in der Intralogistik, beispielsweise für die Detektion unterschiedlicher Behälterpositionen in einem Lager. Demgegenüber ist die Variante Speed in der Reichweite etwas reduziert, dafür aber mit einer hohen Schaltfrequenz von 1000 Hertz und einer Ansprechzeit von gerade einmal 0,5 ms ausgestattet. Dies ermöglicht beispielsweise in Verpackungsapplikationen ein zuverlässiges Erfassen und Zählen von Objekten bei hohen Prozessgeschwindigkeiten.

Eine weitere Besonderheit der WTT4SL-Lasertaster ist, dass sie nach dem Time-of-Flight-Prinzip (ToF) arbeiten. Im Gegensatz zur geometrischen Triangulation nutzen sie die echte Laufzeitmessung von Laserpulsen zur Objekterfassung – und sind mit dieser Technologie weltweit die kleinsten Sensoren ihrer Art auf dem Markt.

Das Messprinzip ist nahezu unabhängig vom optischen Remissionsverhalten eines Objektes. Im Vergleich zu Sensoren, die auf kommerziellen ToF-Chips basieren, bietet die WTT4SL mit eigens von Sick entwickeltem ToF-Kern neben den Vorzügen eines Rotlicht-Lasers zugleich höchste Robustheit gegenüber optischen Störeinflüssen durch Reflexionen, aber auch gegenüber Fremdlichtquellen.

Darüber hinaus ermöglicht das ToF-Prinzip eine absolute Hintergrundausblendung und überzeugt durch konstante Präzision selbst bei der sehr hohen Reichweite der Distance-Variante.
 

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1. Lasersensoren spielen ihre Vorteile in der Automatisierung aus
2. Smarter Sensor mit IO-Link
3. Sick setzt nur auf Lasersensoren der Klassen 1 und 2

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