Sensorik Der blaue Vorteil

Bei der Wegmessung mit Lasertriangulation werden rote Laser verwendet. Doch bei manchen kritischen Objekten schwächelt rotes Laserlicht, etwa bei erhitztem Metall. Hier spielen Sensoren von Micro-Epsilon mit blauem Laserlicht ihre Stärken aus, die auch an rot glühenden Bremsscheiben messen.

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

microsonic GmbH

Seit vielen Jahren hat sich das Verfahren der so genannten Lasertriangulation in der Wegmessung bewährt. Seit jeher wurde bei der Lasertriangulation mit einem roten Laserlicht gearbeitet, bei dem die verwendeten Empfangselemente die höchste Empfindlichkeit aufweisen. Bei manchen Objekten schwächelt rotes Laserlicht, etwa bei glühendem Metall. Der blaue Laser punktet bei solchen kritischen Messobjekten mit seiner abweichenden Wellenlänge und ermöglicht damit Messungen bei speziellen Anwendungen, zum Beispiel bei der DTV-Messung (Disk Thickness Variation) an glühenden Bremsscheiben.

Anders als bei Sensoren mit rotem Laser, die bei einer Wellenlänge von 670 nm arbeiten, befindet sich die Wellenlänge der blauen Laser am anderen Ende des sichtbaren Lichts bei 405 nm und damit nahe dem ultravioletten Bereich (UV). Physikalisch bedingt sind CCD-Elemente im infraroten Bereich deutlich empfindlicher, weshalb viele herkömmliche Sensoren mit rotem Laserlicht arbeiten – und damit nicht weit entfernt vom infraroten Spektrum, das bei 780 nm beginnt.

Der "klassische" Einsatz von rotem Laserlicht in der Lasertriangulation funktioniert auf vielen Objekten zufriedenstellend. Einige Messaufgaben sind jedoch mit einem herkömmlichen roten Laser nicht lösbar. Verschiedene Objekte, wie glühendes Metall zum Beispiel, emittieren einen hohen Anteil infraroter Strahlung. Diese Strahlung stört jedoch die Empfangselemente des auf "rot" getrimmten Sensors, sodass er ab einer Temperatur von ca. 700 °C keine vernünftige Messung mehr erlaubt. Ein blauer Laser jedoch hat maximalen Abstand zum Infrarotbereich, sodass ihn die von einem Objekt emittierte IR-Strahlung nicht stört.

Bei glühenden Messobjekten im Vorteil

Eine Demo-Installation verdeutlicht diesen Unterschied: Hier misst jeweils ein Sensor mit rotem und blauem Laser den Abstand zu einer Glühbirne. Die Lampe wird ständig gedimmt, sodass sie periodisch zu leuchten beginnt. Die Signalverläufe zeigen, dass bei ausgeschalteter Lampe beide Sensoren einwandfrei arbeiten.

Beginnt jedoch der Faden zu glühen, fällt das Signal des roten Lasers ab einer Temperatur von ca. 700 °C aus, während der blaue Laser noch immer zuverlässige Messdaten liefert.

Blaues Laserlicht wird derzeit in der Sensorserie optoNCDT 1700BL von Micro-Epsilon erstmals verwendet. Die Sensoren der Familie funktionieren nach dem Prinzip der Lasertriangulation. Dabei emittiert eine Laserdiode einen Laserstrahl, der auf das Messobjekt gerichtet ist. Die von diesem reflektierte Strahlung wird über eine Optik auf ein digitales Fotoelement abgebildet. Aktuelle Sensoren verwenden zu diesem Zweck meist CMOS- oder CCD-Elemente.

Aus der Lage des Lichtpunktes auf dem Empfangselement wird der Abstand des Objekts zum Sensor berechnet. Die Daten werden über den meist internen Controller ausgewertet und über verschiedene Schnittstellen ausgegeben. Bei digitalen Sensoren werden durch die Reflexion einzelne Pixel auf der CCD-/CMOS-Zeile beleuchtet. Aus der Verteilung der beleuchteten Pixel und deren Intensitätswerte berechnet der Microcontroller mit aufwendigen Algorithmen den Abstand zum Messobjekt. Umgebungseinflüsse und unterschiedliche Oberflächeneigenschaften haben daher keinen Einfluss auf das Messergebnis.

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