Laser sensoren

Wat is een laser afstandssensor?

Een laser afstandssensor is een contactloze meetsensor die met een gerichte laserbundel de afstand tot een object of oppervlak bepaalt.

Omdat de laser een relatief kleine meetspot kan vormen, kunnen ook kleine onderdelen, hoogteverschillen en lokale veranderingen in een oppervlak nauwkeurig worden gemeten.

Laser afstandssensoren worden daarom veel gebruikt voor:

• afstandsmeting;
• hoogtemeting;
• positiemeting;
• verplaatsingsmeting;
• diktecontrole;
• productcontrole;
• maatcontrole;
• kwaliteitsbewaking;
• positionering van machineonderdelen.

Andere veelgebruikte benamingen zijn laser meetsensor, laser displacement sensor, laser distance sensor en laser verplaatsingssensor.

Hoe werkt een laser afstandssensor?

Een laser afstandssensor projecteert een laserpunt op het te meten object en analyseert het terugkerende licht.

Afhankelijk van het meetbereik en de gewenste nauwkeurigheid kunnen verschillende meetprincipes worden gebruikt.

Lasertriangulatie

Bij lasertriangulatie wordt de positie van het gereflecteerde laserlicht op een interne detector gebruikt om de afstand tot het oppervlak te bepalen.

Dit meetprincipe wordt veel toegepast voor relatief korte meetafstanden waarbij een hoge resolutie en nauwkeurige verplaatsingsmeting belangrijk zijn.

Laser displacement sensors voor bijvoorbeeld hoogtecontrole, positionering en industriële kwaliteitscontrole maken vaak gebruik van dit principe.

Time-of-Flight

Bij Time-of-Flight (ToF) wordt de afstand bepaald aan de hand van de looptijd van het uitgezonden en terugontvangen licht.

Dit principe is vooral interessant wanneer grotere meetafstanden nodig zijn.

Welke technologie het beste past, wordt daarom mede bepaald door de combinatie van meetafstand, gewenste nauwkeurigheid, snelheid en oppervlak.

Laser afstandssensor of laser displacement sensor?

De termen worden regelmatig door elkaar gebruikt, maar de toepassing kan verschillen.

Een laser distance sensor wordt in brede zin gebruikt om de afstand tot een object te bepalen.

Een laser displacement sensor wordt vooral gebruikt wanneer kleine veranderingen in positie of verplaatsing zeer nauwkeurig moeten worden gevolgd.

Voorbeelden zijn:

• hoogteverschillen van enkele producten;
• beweging van een machineonderdeel;
• controle van producttoleranties;
• vervorming;
• positionering;
• dikte- of niveauverschillen.

Voor zeer nauwkeurige industriële toepassingen is het daarom belangrijk om niet alleen naar het maximale bereik te kijken, maar vooral naar de meetprestaties binnen het werkelijk gebruikte meetgebied.

Afstand, hoogte en positie meten met laser

Laser meetsensoren kunnen voor uiteenlopende geometrische meetvragen worden ingezet.

Afstand meten

De sensor bepaalt de afstand tussen zijn referentiepunt en het oppervlak van het object.

Dit kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor:

• positiecontrole;
• aanwezigheid binnen een bepaald afstandsgebied;
• producthoogte;
• machinepositionering.

Hoogte meten

Wanneer producten over een transportband passeren kan een laser afstandssensor veranderingen in de afstand tot het productoppervlak meten.

Daarmee kan worden bepaald of een product:

• te hoog is;
• te laag is;
• correct gemonteerd is;
• binnen een ingestelde tolerantie valt.

Verplaatsing meten

Door veranderingen in afstand continu te volgen kan ook de lineaire beweging van een onderdeel worden bepaald.

Dit is interessant voor machineonderdelen, positioneersystemen en testopstellingen.

Laser sensor voor kwaliteitscontrole

Een belangrijke toepassing van laser meetsensoren is in-line kwaliteitscontrole.

De sensor kan tijdens het productieproces controleren of een product of onderdeel binnen de gewenste toleranties valt.

Voorbeelden zijn:

• controle van producthoogte;
• controle of onderdelen correct gemonteerd zijn;
• meten van hoogteverschillen;
• passing controleren;
• controle van componentpositie;
• detecteren van vervorming;
• controleren van toleranties.

De meetwaarde kan rechtstreeks door een PLC of meetsysteem worden verwerkt.

Hiermee kunnen producten automatisch worden goedgekeurd, afgekeurd of verder worden gesorteerd.

Kleine onderdelen meten met een laser sensor

Een voordeel van lasermeettechniek is de relatief kleine meetspot.

Hierdoor kan gericht op kleine onderdelen of specifieke plaatsen op een werkstuk worden gemeten.

Dit is bijvoorbeeld belangrijk bij:

• kleine elektronische onderdelen;
• fijne mechanische componenten;
• connectoren;
• randen;
• groeven;
• kleine hoogteverschillen;
• precisie-assemblage.

Bij selectie moet daarom naast het meetbereik ook worden gekeken naar de diameter en vorm van de lasermeetspot over het gebruikte meetgebied.

Meetbereik van een laser afstandssensor

Het meetbereik geeft aan binnen welk gebied de laser sensor een bruikbare meetwaarde kan leveren.

Een groter meetbereik betekent niet automatisch dat een sensor beter geschikt is.

Voor nauwkeurige toepassingen is het vaak gunstiger om een sensor te kiezen waarvan het meetbereik goed aansluit op de werkelijke beweging.

Wanneer bijvoorbeeld slechts enkele millimeters verplaatsing moeten worden gecontroleerd, kan een precisiesensor met een kleiner meetbereik aantrekkelijker zijn dan een sensor die honderden millimeters kan meten.

Bij de selectie kijken we daarom naar:

• minimale meetafstand;
• referentieafstand;
• totale meetrange;
• maximaal verwachte beweging;
• benodigde nauwkeurigheid binnen deze range.

Resolutie, nauwkeurigheid en herhaalnauwkeurigheid

Deze begrippen worden regelmatig door elkaar gebruikt, maar betekenen niet hetzelfde.

Resolutie

De resolutie geeft aan hoe kleine veranderingen in afstand door de sensor kunnen worden waargenomen.

Nauwkeurigheid

De nauwkeurigheid zegt iets over hoe dicht een gemeten waarde bij de daadwerkelijke fysieke afstand ligt.

Herhaalnauwkeurigheid

De herhaalnauwkeurigheid bepaalt hoe consistent dezelfde afstand opnieuw wordt gemeten.

Voor automatische productcontrole is een hoge herhaalnauwkeurigheid vaak zeer belangrijk. De machine moet bij hetzelfde product immers iedere cyclus vrijwel dezelfde waarde bepalen.

Lineariteit

De lineariteit geeft aan hoe goed de meetwaarde over het volledige meetbereik overeenkomt met de werkelijke verandering in afstand.

Bij het vergelijken van laser afstandssensoren moeten deze specificaties daarom afzonderlijk worden beoordeeld.

Meetfrequentie en responstijd

Bij bewegende producten is niet alleen nauwkeurigheid belangrijk.

De sensor moet ook snel genoeg meten om veranderingen tijdens het proces daadwerkelijk te registreren.

Belangrijke specificaties zijn:

• meetfrequentie;
• sample rate;
• responstijd;
• filterinstellingen.

Voor een langzaam bewegende positioneeras gelden andere eisen dan voor producten die met hoge snelheid over een transportband bewegen.

Een zeer nauwkeurige sensor die onvoldoende snel meet, kan voor een dynamische toepassing alsnog ongeschikt zijn.

Invloed van kleur en oppervlak

Bij optische afstandsmetingen kan het oppervlak van het object invloed hebben op de meting.

Denk aan verschillen tussen:

• wit en zwart materiaal;
• mat en glanzend oppervlak;
• ruw en glad materiaal;
• metaal en kunststof;
• sterk reflecterende oppervlakken;
• transparante materialen.

Een donker oppervlak reflecteert bijvoorbeeld anders dan een wit of sterk glanzend oppervlak.

Daarom is het bij kritische toepassingen belangrijk om niet alleen het meetbereik en de resolutie te beoordelen, maar ook het daadwerkelijke materiaal en oppervlak van het product.

Laser sensor voor zwarte en donkere objecten

Donkere materialen kunnen minder laserlicht naar de ontvanger terugkaatsen.

Hierdoor kunnen sommige meetprincipes of sensoren meer moeite hebben met een stabiele meting.

Moderne industriële laser meetsensoren beschikken afhankelijk van het model over technieken om verschillen in gereflecteerde lichtintensiteit te compenseren.

Bij sterk wisselende productkleuren is het daarom verstandig om de sensor specifiek op deze toepassing te selecteren of de toepassing vooraf te testen.

Laser afstand meten op glanzend metaal

Ook sterk reflecterende metalen oppervlakken kunnen uitdagend zijn.

Een glanzend oppervlak kan het laserlicht afhankelijk van de hoek grotendeels van de ontvanger weg reflecteren.

Bij dergelijke toepassingen spelen onder andere een rol:

• montagehoek;
• meetprincipe;
• oppervlaktestructuur;
• positie van zender en ontvanger;
• dynamisch bereik van de sensor.

Voor zeer nauwkeurige metingen op metalen oppervlakken kan in sommige situaties ook een Eddy Current sensor geschikter zijn.

Transparante materialen meten

Transparante materialen zoals glas en bepaalde kunststoffen vragen extra aandacht.

Afhankelijk van het materiaal kunnen meerdere reflecties optreden aan de voor- en achterzijde van het object.

Voor zeer nauwkeurige metingen aan transparante materialen kunnen daarom gespecialiseerde optische technologieën nodig zijn.

Confocale sensoren kunnen bijvoorbeeld interessant zijn voor nauwkeurige afstands- en diktemetingen waarbij transparante of complexe oppervlakken een rol spelen.

Dikte meten met laser sensoren

Laser sensoren kunnen ook worden gebruikt voor diktemeting.

Een mogelijke configuratie bestaat uit twee tegenover elkaar gemonteerde laser meetsensoren die beide zijden van het materiaal meten.

Wanneer de afstand tussen beide sensoren bekend is, kan uit beide gemeten afstanden de materiaaldikte worden bepaald.

Dit principe kan worden toegepast bij bijvoorbeeld:

• plaatmateriaal;
• extrusieproducten;
• kunststof;
• rubber;
• metaal;
• componenten in productielijnen.

De uiteindelijke meetnauwkeurigheid wordt daarbij bepaald door de complete meetopstelling, mechanische stabiliteit en prestaties van beide sensoren.

4–20 mA of 0–10 V laser sensor

Industriële laser afstandssensoren kunnen verschillende uitgangssignalen hebben.

Veel gebruikte analoge signalen zijn bijvoorbeeld:

• 0–10 V;
• 4–20 mA;
• andere analoge spannings- of stroomuitgangen.

Een analoge uitgang maakt het mogelijk om de gemeten afstand rechtstreeks in een PLC of regelaar te verwerken.

Bij retrofit is het belangrijk om te controleren welk signaal de bestaande analoge ingang verwacht.

Een sensor met hetzelfde meetbereik maar een ander uitgangssignaal is niet automatisch rechtstreeks uitwisselbaar.

Digitale communicatie en IO-Link

Naast analoge signalen beschikken sommige moderne laser meetsensoren over digitale communicatie.

Afhankelijk van fabrikant en uitvoering kan bijvoorbeeld IO-Link beschikbaar zijn.

Digitale communicatie kan voordelen bieden zoals:

• parametrering;
• uitlezen van meetwaarden;
• diagnosegegevens;
• eenvoudige sensorvervanging;
• centrale configuratie vanuit de besturing.

Welke interface het beste past hangt af van het machineconcept en de bestaande automatiseringsarchitectuur.

Laser sensor voor positionering

Laser meetsensoren kunnen worden gebruikt om de positie van een object of machineonderdeel contactloos te controleren.

Voorbeelden zijn:

• hoogtepositie van een product;
• positionering van een robotonderdeel;
• afstand van een mechanische slede;
• controle van aanwezigheid én exacte positie;
• uitlijning van componenten.

Wanneer alleen moet worden vastgesteld of een object aanwezig is, is een standaard optische detectiesensor vaak voldoende.

Wanneer daarentegen een werkelijke afstand of positie nodig is, is een laser meetsensor geschikter.

Laser meetsensor of inductieve meetsensor?

Een inductieve meetsensor meet eveneens contactloos afstand of positie, maar reageert specifiek op metalen objecten.

Een laser sensor kan veel meer verschillende materialen meten, maar de optische eigenschappen van het oppervlak kunnen invloed hebben.

Globaal:

Laser meetsensor of LVDT?

Een LVDT verplaatsingsopnemer meet lineaire verplaatsing via een mechanisch gekoppelde of bewegende kern.

Een laser sensor heeft daarentegen geen fysiek contact met het meetobject nodig.

Laser is interessant wanneer:

• contact ongewenst is;
• het object snel beweegt;
• een kleine meetspot nodig is;
• fysieke koppeling lastig is.

Een LVDT kan aantrekkelijk zijn wanneer een robuuste mechanische verplaatsingsmeting nodig is en fysieke integratie mogelijk is.

Laser sensor of confocale sensor?

Zowel laser displacement sensors als confocale sensoren kunnen worden gebruikt voor nauwkeurige optische metingen.

Confocale technologie wordt vooral interessant wanneer zeer hoge nauwkeurigheid nodig is of wanneer complexe, reflecterende of transparante oppervlakken moeten worden gemeten.

Voor veel algemene industriële afstands- en positiemetingen biedt een laser triangulatiesensor een praktischere en economisch aantrekkelijkere oplossing.

Daarom moet niet alleen worden gekeken naar de maximaal haalbare nauwkeurigheid, maar vooral naar wat de machine daadwerkelijk nodig heeft.

Laser afstandssensor of ultrasone sensor?

Een ultrasone meetsensor gebruikt geluidsgolven in plaats van licht.

Hierdoor wordt de meting minder beïnvloed door kleur of optische transparantie.

Ultrasoon kan interessant zijn voor:

• transparante materialen;
• donkere objecten;
• onregelmatige oppervlakken;
• grotere meetafstanden waarbij extreme nauwkeurigheid niet vereist is.

Laser heeft juist voordelen wanneer een kleine meetspot, hogere precisie of snelle lokale meting belangrijk is.

Waar moet u op letten bij het kiezen van een laser afstandssensor?

Bij selectie kijken we onder andere naar:

• benodigd meetbereik;
• referentieafstand;
• resolutie;
• nauwkeurigheid;
• lineariteit;
• herhaalnauwkeurigheid;
• meetfrequentie;
• responstijd;
• grootte van de meetspot;
• materiaal;
• kleur;
• reflectie;
• transparantie;
• montagehoek;
• beschikbare inbouwruimte;
• analoge of digitale uitgang;
• voedingsspanning;
• beschermingsklasse;
• temperatuur en industriële omgeving.

Daarom wordt een laser sensor bij voorkeur geselecteerd op basis van de complete meettaak en niet alleen op één specificatie uit de datasheet.

Laser afstandssensor vervangen

Een bestaande laser afstandssensor vervangen vereist een vergelijking van zowel meetprestaties als elektrische en mechanische eigenschappen.

Bij Indusen vergelijken we onder andere:

• merk en typenummer;
• meetprincipe;
• meetbereik;
• referentieafstand;
• nauwkeurigheid;
• lineariteit;
• resolutie;
• responstijd;
• meetspot;
• uitgangssignaal;
• voedingsspanning;
• connector en pinbezetting;
• mechanische afmetingen;
• montage;
• materiaal van het te meten object.

Een alternatief met hetzelfde bereik is daardoor niet automatisch een geschikte vervanger.

Heb je een bestaande laser sensor die niet meer leverbaar is, een lange levertijd heeft of waarvoor een alternatief wordt gezocht? Stuur ons het volledige typenummer, een foto en indien mogelijk de datasheet. Wij kunnen de technische eigenschappen vergelijken en zoeken naar een passende oplossing.

Bekijk ook onze pagina over retrofit & vervanging.

Laser meetsensoren van Omron en Akusense

Binnen het assortiment van Indusen zijn onder andere laser meetsensoren van Omron en Akusense beschikbaar.

Afhankelijk van de meettaak zijn verschillende uitvoeringen beschikbaar voor korte en grotere meetafstanden, nauwkeurige positiemetingen en industriële kwaliteitscontrole.

De juiste serie wordt geselecteerd op basis van de toepassing en niet uitsluitend op basis van het merk.

Hulp bij selectie van een laser afstandssensor

Indusen ondersteunt machinebouwers, OEM's en industriële eindgebruikers bij het selecteren en vervangen van laser afstandssensoren en laser displacement sensors.

Voor een nieuwe toepassing ontvangen wij bij voorkeur:

• wat er gemeten moet worden;
• materiaal en oppervlakte;
• minimaal en maximaal bereik;
• benodigde nauwkeurigheid;
• snelheid van het product;
• gewenste uitgang;
• beschikbare montageruimte.

Daarmee kunnen we bepalen welk meetprincipe en welke sensor het beste bij de toepassing passen.

Bekijk ook het volledige assortiment industriële meetsensoren voor alternatieve technologieën voor afstand, positie en verplaatsing.

Veelgestelde vragen over laser afstandssensoren

Wat meet een laser afstandssensor?

Een laser afstandssensor meet contactloos de afstand tussen de sensor en een object. Daarmee kunnen onder andere hoogte, positie, verplaatsing en maatverschillen worden bepaald.

Wanneer kiest u voor een laser sensor?

Een laser sensor is vooral geschikt wanneer een kleine meetspot, hoge nauwkeurigheid, snelle responstijd of contactloze meting belangrijk is.

Wat is het verschil tussen een laser sensor en een optische detectiesensor?

Een optische detectiesensor wordt voornamelijk gebruikt om vast te stellen of een object aanwezig is. Een laser meetsensor levert daarentegen een werkelijke afstands- of positiewaarde.

Kan een laser sensor zwarte objecten meten?

Dat is afhankelijk van de gebruikte sensor en toepassing. Donkere oppervlakken reflecteren minder licht, waardoor het belangrijk is een sensor te kiezen die geschikt is voor de verwachte reflectiviteit.

Kan een laser afstandssensor glanzend metaal meten?

Dat kan, maar sterk reflecterende oppervlakken kunnen de meting beïnvloeden. Sensorselectie en montagehoek zijn daarom bij glanzende metalen belangrijk.

Welke uitgang heeft een laser afstandssensor?

Afhankelijk van het model kunnen onder andere analoge signalen zoals 4–20 mA of 0–10 V en digitale interfaces beschikbaar zijn.

Welke gegevens zijn nodig om een laser afstandssensor te selecteren?

De belangrijkste gegevens zijn het meetbereik, benodigde nauwkeurigheid, materiaal en oppervlak, meetsnelheid, beschikbare ruimte en gewenste elektrische uitgang.