Laser-Triangulationssensoren

Beide Technologien verwenden optische Triangulation als Funktionsprinzip, lösen jedoch grundlegend unterschiedliche Messaufgaben.

Ein Laser-Triangulationssensor misst einen einzelnen Punkt. Er gibt pro Messzyklus einen Abstandswert aus — den Abstand vom Sensor zu einem Punkt auf der Objektoberfläche. Dadurch ist er das richtige Werkzeug für Weg-, Positions-, Schwingungs-, Dicken- und Füllstandsmessungen, bei denen schnelle und genaue Daten von einer definierten Position benötigt werden.

A 2D-Laserscanner projiziert eine vollständige Laserlinie statt eines Punkts und erfasst gleichzeitig Hunderte oder Tausende von Abstandsmessungen über den Querschnitt des Objekts. Die Ausgabe ist ein vollständiges Profil — Form, Breite, Höhe, Kontur — und kein einzelner Wert. Wenn sich das Objekt oder der Scanner bewegt, werden aufeinanderfolgende Profile zu einem 3D-Oberflächenmodell kombiniert.

Die praktische Regel lautet: Wenn Sie wissen müssen, wie weit die Oberfläche entfernt ist, verwenden Sie einen Laser-Triangulationssensor. Wenn Sie wissen müssen, welche Form die Oberfläche hat, verwenden Sie einen 2D-Laserscanner. In vielen Produktionssystemen werden beide Technologien zusammen eingesetzt — Triangulationssensoren für schnelle punktbasierte Kontrolle, 2D-Scanner für Geometrie- und Profilprüfung.

Der Bereich der messbaren Parameter ist breiter, als der Name vermuten lässt. Riftek RF60x-Laser-Triangulationssensoren werden eingesetzt für:

• Weg und Position — Verfolgung der Bewegung oder Position eines Zielobjekts relativ zu einer festen Referenz
• Abmessungen — Messung von Länge, Höhe, Stufe oder Dicke von Komponenten, einschließlich dünner Bleche und Folien
• Oberflächenprofil — Erstellung eines 1D-Profils einer Oberfläche durch Scannen mit dem Sensor oder Bewegen des Objekts
• Rundlaufabweichung und Schwingungen — Erkennung radialer oder axialer Rundlaufabweichung rotierender Teile, Messung von Schwingungsamplitude und -frequenz
• Sortierung — Erkennung der Anwesenheit, Höhe oder Position von Objekten auf einem Förderband zur automatisierten Sortierung
• Füllstände von Flüssigkeiten und Schüttgütern — berührungslose Füllstandsmessung in Tanks, Trichtern und offenen Behältern
• Verformung — Überwachung struktureller Durchbiegung oder thermischer Ausdehnung unter Last

Die Lasersondenserie RF609 erweitert dies auf die Innendurchmessermessung von Bohrungen ab 9 mm, wodurch die Triangulationstechnologie für Prüfaufgaben an Bohrungen anwendbar wird, die mit standardmäßigen externen Sensoren nicht erreicht werden können.

Die RF60x-Reihe deckt einen außergewöhnlich breiten Bereich ab — von 2 mm bis 2 500 mm — verteilt auf spezialisierte Modellserien:

RF603 — die universelle Serie. 26 Modelle mit Bereichen von 2 mm bis 1 250 mm. Linearität ±0,05% des Bereichs, Abtastrate 9,4 kHz. Verfügbar mit rotem oder blauem Laser. Die Standardwahl für die meisten industriellen Messanwendungen.

RF603HS — Hochgeschwindigkeitsversion des RF603. Gleiche Messbereiche (2 mm bis 1 250 mm), jedoch mit Abtastraten bis zu 70 kHz. Entwickelt zur Erfassung schneller Ereignisse, Schwingungen und Hochgeschwindigkeits-Produktionsprozesse.

RF602 — superkompakte Sensoren (39,5 × 30,5 × 17 mm, 40 g) für Bereiche von 10 mm bis 500 mm. Linearität ±0,05%, Abtastrate 9,4 kHz. Eingesetzt dort, wo der Einbauraum die primäre Einschränkung ist.

RF600 — Sensoren mit großer Basis und großer Reichweite für 10 mm bis 2 500 mm. Sensorgehäuse 170 × 61 × 31 mm, 500 g. Entwickelt für die Fernmessung großer Objekte, heißer Oberflächen und Außenanwendungen.

RF609 / RF609Rt — Lasersonden für die Innendurchmessermessung. Durchmesser des Sensorgehäuses ab 9 mm, Messung von Bohrungen mit Durchmessern von 9,2 mm bis 48 mm. Genauigkeit ±2 µm.

RF60i — spezialisierte Sensoren zur Messung von Fahrbahnbelagprofil und Straßenoberflächentextur. Hohe Beständigkeit gegen Sonneneinstrahlung, stabiler Betrieb auf nassen Oberflächen, Messfrequenz bis zu 70 000 Hz.

RF605 — kompakte Sensoren für Bereiche von 50 mm bis 500 mm. Für neue Projekte nicht mehr empfohlen, da diese Serie ausläuft.

RF603 und RF603HS haben dasselbe Gehäuse, Gewicht und dieselben Messbereiche — von 2 mm bis 1 250 mm — und sind optisch nahezu identisch. Der Hauptunterschied liegt in der Abtastrate und der entsprechenden Linearitätsspezifikation.

RF603 misst mit bis zu 9,4 kHz bei einer Linearität von ±0,05% des Bereichs. Dies ist für die überwiegende Mehrheit industrieller Messaufgaben ausreichend — Maßkontrolle, Wegüberwachung, Füllstandsmessung und Profilabtastung bei Standard-Produktionsgeschwindigkeiten.

RF603HS misst mit bis zu 70 kHz — etwa 8-mal schneller — bei einer Linearität von ±0,1% des Bereichs bei maximaler Geschwindigkeit. Dadurch ist er die richtige Wahl, wenn sich das Messziel schnell bewegt, schwingt oder das zu erfassende Ereignis kurz ist: Hochgeschwindigkeits-Extrusionslinien, Schwingungsanalyse, Profilierung der Straßenoberfläche von einem fahrenden Fahrzeug aus oder jede Anwendung, bei der 9,4 kHz nicht ausreichen, um die Dynamik des Prozesses zu erfassen.

Der Kompromiss liegt in der Linearität: RF603HS ist bei 70 kHz mit ±0,1% gegenüber ±0,05% für RF603 spezifiziert. Wenn Ihre Anwendung keine hohe Geschwindigkeit erfordert, liefert RF603 eine bessere Genauigkeit zu geringeren Kosten.

RF609 ist eine spezialisierte Lasersonde, die für eine Aufgabe entwickelt wurde, die standardmäßige externe Triangulationssensoren nicht ausführen können: die Messung des Innendurchmessers und der Geometrie von Löchern, Bohrungen und Rohren von innen.

Der Sondenkörper ist zylindrisch — je nach Modell 9 mm oder 15 mm im Durchmesser —, sodass er in Bohrungen eingeführt werden kann und die Innenoberfläche durch Rotation um die Bohrungsachse misst. Er deckt Innendurchmesser von 9,2 mm bis 48 mm mit einer Messgenauigkeit von ±2 µm und einer Abtastrate von 9,4 kHz ab.

Die Variante RF609Rt enthält einen integrierten Schleifring, der eine kontinuierliche 360°-Drehung ohne Kabelverdrillung ermöglicht — wesentlich für die vollautomatisierte Innendurchmesserprüfung, integriert in Produktionslinien oder CNC-Maschinen.

Verwenden Sie RF609, wenn Sie eine berührungslose Messung von Bohrungsdurchmesser, Ovalität oder Innenoberflächenprofil benötigen — in Anwendungen wie präzisionsbearbeiteten Bohrungen, Hydraulikzylinderbohrungen, Injektorkörpern oder beliebigen zylindrischen Hohlräumen, bei denen ein externer Sensor keine Sichtlinie zur zu messenden Oberfläche hat.

Die meisten RF60x-Sensoren sind sowohl in roten (660 nm) als auch in blauen (405/450 nm) Laserversionen erhältlich. Die Wahl hängt vom Material und den Oberflächenbedingungen des Messziels ab.

Roter Laser (660 nm) ist die Standardoption und liefert auf den meisten industriellen Materialien gute Ergebnisse: Metallen, Kunststoffen, Keramik, lackierten Oberflächen und bearbeiteten Teilen. Er ist die richtige Standardwahl, sofern das Material keine besondere Herausforderung darstellt.

Blauer Laser (405/450 nm) wird in drei Situationen empfohlen. Erstens für organische und halbtransparente Materialien — Gummi, Holz, Lebensmittel, biologisches Gewebe —, bei denen ein roter Laser unter die Oberfläche eindringt und ein diffuses, instabiles Signal zurückliefert. Die kürzere blaue Wellenlänge wird sauber von der Oberflächenschicht reflektiert, ohne Streuung unter der Oberfläche. Zweitens für rotglühende oder glühende Metalloberflächen, bei denen sich das thermische Emissionsspektrum mit der roten Laserwellenlänge überlappt und das Signal-Rausch-Verhältnis verschlechtert; der blaue Laser ist weit genug vom Emissionsmaximum entfernt, um stabil zu bleiben. Drittens für einige transluzente Kunststoffe und Beschichtungen, bei denen die Oberflächenreflexion mit rotem Laser unzureichend ist.

Wenn Ihre Anwendung eine dieser Bedingungen umfasst, geben Sie bei der Bestellung die Option BLUE an. Für standardmäßige metallische und opake Oberflächen in einer Werksumgebung ist die rote Laserversion ausreichend und in der Regel kostengünstiger.

RF60x Sensoren bieten sowohl digitale als auch analoge Ausgänge und sind damit mit einer Vielzahl industrieller Steuerungssysteme und Datenerfassungsgeräte kompatibel.

Digitale Schnittstellen:

• RS232 (bis zu 460,8 kbit/s)
• RS485 (bis zu 921,6 kbit/s)
• CAN V2.0B (bis zu 1 Mbit/s)
• Ethernet i

Analoge Ausgänge:

• 4–20 mA (Last ≤ 500 Ω)
• 0–10 V

Zusätzliche I/O:

• Synchronisations- (Trigger-)Eingang — CMOS/TTL, 2,4–5 V
• Programmierbarer Logikausgang — NPN, 100 mA max., 40 V max. — konfigurierbar für Bereichsalarm, Nulleinstellung, gegenseitige Synchronisation mehrerer Sensoren oder Hardware-Steuerung des Lasers ein/aus

Für die SPS-Integration ist der analoge Ausgang der einfachste Weg. Für höhere Datenraten oder vernetzte Konfigurationen sind Ethernet und RS485 die bevorzugten Optionen. Die CAN-Schnittstelle ist für Anwendungen in Prüfumgebungen der Automobilindustrie oder in Embedded-Systemen verfügbar, in denen CAN-Busse Standard sind.

Der Schnittstellentyp wird bei der Bestellung festgelegt und ist Bestandteil des Modellcodes.