Voor contactloze verplaatsings- en hoogtemeting wordt vaak direct aan een laser-afstandssensor gedacht. Dat is logisch: lasertriangulatie is compact, snel en breed inzetbaar. Toch zijn er oppervlakken en toleranties waarbij een confocale sensor technisch beter past.
Het verschil zit niet alleen in nauwkeurigheid. Ook de richting waarin licht wordt uitgezonden en ontvangen, de gevoeligheid voor hellende of glanzende oppervlakken, het materiaal en de gewenste meetspot bepalen welk principe in de praktijk het meest stabiel meet.
Kort antwoord
Een lasertriangulatiesensor is vaak een sterke keuze voor snelle, contactloze hoogte- en afstandsmeting op goed reflecterende industriële objecten. Een confocale sensor wordt interessanter wanneer zeer kleine meetspots, glanzende of transparante oppervlakken, sterke oppervlaktevariaties of hoge nauwkeurigheid centraal staan. De beste keuze volgt dus uit materiaal, oppervlak, meetbereik, snelheid en benodigde meetzekerheid, niet uit één datasheetwaarde.
Hoe werkt lasertriangulatie?
Bij lasertriangulatie projecteert de sensor een lichtpunt op het object. Het teruggekaatste licht valt afhankelijk van de afstand op een andere positie van de ontvanger. Uit die geometrische verschuiving berekent de elektronica de afstand.
Het principe is zeer geschikt voor dynamische metingen en wordt onder andere gebruikt voor hoogtecontrole, positionering, diktecontrole met twee sensoren, profielbewaking en controle van bewegende producten.
Meer over de basisselectie staat in Wanneer kiest u voor een laser-afstandssensor?.
Hoe werkt een confocale sensor?
Een chromatisch confocale sensor gebruikt een optisch systeem waarin verschillende golflengten op verschillende afstanden scherpstellen. Het teruggekaatste licht wordt spectraal geanalyseerd. De golflengte die scherp op het oppervlak is gefocusseerd correspondeert met een specifieke afstand.
Bij een coaxiale confocale opbouw lopen uitgezonden en ontvangen licht grotendeels via dezelfde optische as. Dat kan een voordeel zijn op oppervlakken waarbij de geometrie van triangulatie lastiger wordt, bijvoorbeeld bij sterk reflecterende, glanzende, gebogen of transparante materialen.
Confocaal of laser: de belangrijkste verschillen
| Selectiepunt | Lasertriangulatie | Chromatisch confocaal |
|---|---|---|
| Meetprincipe | Geometrische triangulatie van laserpunt | Afstand gekoppeld aan teruggekeerde golflengte |
| Meetspot | Klein, afhankelijk van optiek en meetafstand | Kan zeer klein worden uitgevoerd |
| Glanzende oppervlakken | Mogelijk, maar invalshoek en reflectie zijn kritisch | Vaak aantrekkelijk door coaxiale optiek |
| Transparante lagen | Niet iedere uitvoering is hiervoor geschikt | Kan geschikt zijn voor meting van oppervlakken/lagen afhankelijk van materiaal en optiek |
| Dynamische meting | Zeer breed inzetbaar | Afhankelijk van controller en meetkop; ook snelle systemen beschikbaar |
| Kosten/complexiteit | Vaak eenvoudiger en economischer | Meestal specialistischer meetsysteem |
Wanneer is lasertriangulatie meestal de logische eerste keuze?
- contactloze hoogte- of afstandsmeting in algemene machinebouw
- bewegende producten op een transportband
- controle van hoogteverschillen of aanwezigheid met analoge meetwaarde
- relatief eenvoudige matte of diffuus reflecterende oppervlakken
- toepassingen waar snelheid en prijs belangrijk zijn
- machine-integratie waarbij een compacte sensor gewenst is
Bekijk hiervoor de categorie laser-afstandssensoren voor industriële metingen.
Wanneer wordt een confocale sensor interessant?
- zeer kleine structuren of meetpunten
- glanzende of spiegelende oppervlakken
- transparante materialen of laagdiktemetingen
- sterk gebogen of onder een hoek geplaatste oppervlakken
- zeer hoge eisen aan resolutie en lineariteit
- metingen waarbij contact met het object ongewenst is
Binnen het programma van Akusense zijn zowel laser displacement sensoren als chromatisch confocale systemen beschikbaar. Daardoor kan het meetprincipe vanuit dezelfde toepassing worden vergeleken in plaats van vooraf één technologie vast te leggen.
Waarom glans en helling zoveel invloed kunnen hebben
Een optische sensor heeft voldoende terugkerend licht nodig op de juiste positie. Bij een mat oppervlak wordt licht in meerdere richtingen verstrooid. Een spiegelend oppervlak reflecteert juist veel gerichter. Bij triangulatie kan een kleine verandering in hoek daardoor veel invloed hebben op het licht dat de ontvanger bereikt.
Een coaxiaal confocaal systeem kan in zulke situaties voordelen hebben omdat de optische geometrie anders is. Dat betekent niet dat confocaal ongevoelig is voor ieder oppervlak; materiaal, transparantie, hellingshoek, oppervlaktekwaliteit en gekozen sensor blijven bepalend.
Resolutie, herhaalbaarheid en lineariteit niet door elkaar halen
Voor precisiesensoren worden meerdere nauwkeurigheidsbegrippen gebruikt. Resolutie zegt iets over de kleinste waarneembare verandering, herhaalbaarheid over de spreiding bij herhaalde metingen en lineariteit over de afwijking ten opzichte van een ideale meetkarakteristiek over het meetbereik.
Een zeer kleine resolutiewaarde betekent daarom niet automatisch dat de absolute afstand over het volledige meetbereik met dezelfde fout wordt gemeten.
Ook de toepassing rond de sensor telt
Controleer vóór selectie minimaal:
- materiaal en kleur van het object
- mat, glanzend, spiegelend of transparant oppervlak
- meetbereik en gewenste werkafstand
- maximale hellingshoek of beweging van het object
- benodigde resolutie, herhaalbaarheid en lineariteit
- meetfrequentie of responstijd
- temperatuur en omgevingslicht
- analoge, digitale of industriële communicatie-interface
- beschikbare ruimte voor sensor en optische baan
Voorbeeld: vlakheid van glas of PCB meten
Voor vlakheidscontrole moet niet alleen de gemiddelde afstand worden gemeten; kleine lokale afwijkingen moeten betrouwbaar zichtbaar blijven. Bij glas spelen bovendien transparantie en reflectie mee. Een confocaal systeem kan hier technisch interessant zijn, terwijl een lasertriangulatiesensor bij een niet-transparant PCB-oppervlak of grotere dynamische afstand juist eenvoudiger kan zijn.
De juiste keuze ontstaat dus pas wanneer het werkelijke materiaal en de gewenste toleranties bekend zijn.
Veelgestelde vragen
Is een confocale sensor altijd nauwkeuriger dan een laser sensor?
Nee. Confocale systemen zijn zeer sterk in precisietoepassingen en moeilijke oppervlakken, maar een hoogwaardige lasertriangulatiesensor kan voor veel industriële meettaken ruimschoots voldoende nauwkeurig zijn.
Kan een confocale sensor transparant materiaal meten?
Veel confocale systemen kunnen geschikt zijn voor transparante oppervlakken en laagdiktemetingen. De haalbaarheid hangt af van materiaal, optische eigenschappen, laagdikte, meetkop en controller.
Welke techniek is beter voor snelle productmetingen?
Lasertriangulatie is zeer breed inzetbaar voor snelle inline metingen. Confocale systemen kunnen eveneens hoge meetsnelheden bieden, maar de vereiste snelheid moet per systeem worden gecontroleerd.
Meetprincipe laten vergelijken
Bij Indusen selecteren we meetsensoren op de werkelijke toepassing. Twijfelt u tussen lasertriangulatie en confocaal? Stuur materiaal, meetbereik, gewenste nauwkeurigheid, snelheid en beschikbare ruimte via contact.