Bild 01: Das Portfolio der leistungsstarken Laser-Distanzsensoren von Baumer: Vom OM20 (links) mit kompaktestem Formfaktor bis zum OM70 (rechts) für Messdistanzen bis 1700 mm. (Quelle: Baumer)
Ob bei der Positionierung von Werkstücken, der Regelung von Maschinenbewegungen, der Füllstandsmessung oder der Kollisionsvermeidung: Eine zuverlässige Distanzmessung ist in der modernen Automatisierungstechnik unverzichtbar. Sie schafft die Grundlage für adaptive Fertigungsprozesse, unterstützt die Qualitätssicherung, reduziert Ausschuss und ermöglicht vorausschauende Wartung. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Messgenauigkeit, Geschwindigkeit und Robustheit kontinuierlich.
In der Praxis ist die Abstandsmessung jedoch anspruchsvoll. Unterschiedliche Umgebungsbedingungen, wechselnde Oberflächen, glänzende oder dunkle Materialien sowie hohe Prozessgeschwindigkeiten stellen die eingesetzte Sensorik vor Herausforderungen. Berührende Verfahren wie taktile Messtaster oder mechanische Endschalter sind zwar bewährt, stoßen aber aufgrund von Verschleiß, Trägheit oder begrenzter Messgenauigkeit schnell an ihre Grenzen. Auch andere berührungslose Verfahren wie Ultraschall- oder induktive Sensoren eignen sich nicht für jede Anwendung. Hier kommen optische Distanzsensoren ins Spiel.
Berührungslos messen – schnell, präzise und flexibel
Optische Sensoren erfassen Abstände ohne mechanischen Kontakt zum Objekt. Das ist besonders vorteilhaft bei empfindlichen, bewegten oder schwer zugänglichen Oberflächen. Laser-Distanzsensoren bieten dabei eine hohe Messpräzision und schnelle Reaktionszeiten. Sie eignen sich insbesondere für kurze Distanzen und Anwendungen, bei denen es auf sehr genaue Positions- oder Höheninformationen ankommt.
Die Leistungsfähigkeit moderner Laser-Distanzsensoren basiert auf einer auf den jeweiligen Messbereich abgestimmten Optik, rauscharmer Empfangselektronik und einem mechanisch robusten Sensordesign. Dadurch lassen sich stabile Messergebnisse auch unter anspruchsvollen Bedingungen erzielen – etwa auf glänzenden, strukturierten oder unterschiedlich reflektierenden Oberflächen [1] (Bild 1).
Typische Einsatzfelder sind die präzise Positionierung in der Robotik, die Werkzeugpositionierung bei Bearbeitungs- oder Dosierprozessen sowie die Inline-Qualitätskontrolle. Höhen-, Breiten- oder Dickentoleranzen lassen sich damit direkt im Prozess überwachen (Bild 2).
Exakte Höhenführung beim Dosieren
Ein typisches Beispiel für den Einsatz von Laser-Distanzsensoren findet sich in der Elektronikfertigung. Dort müssen Flüssigkeiten oder Pasten, etwa Dichtmittel oder Klebstoffe, mit Dosiergeräten automatisiert und exakt auf Leiterplatten aufgetragen werden. Entscheidend ist dabei die präzise Höhenpositionierung der Dosiernadel. Nur wenn Abstand und Position stimmen, lassen sich Kleberaupen mit definierter Breite, Höhe und gleichmäßigem Volumen erzeugen.
Besonders anspruchsvoll ist dies beispielsweise beim Dosieren von CIPG-Materialien zur Abdichtung von Tablet- oder Smartphone-Displays. Die Dichtungen müssen zuverlässig vor Staub und Wasser schützen. Neben langen Verfahrwegen von rund 250 mm sind die exakte Platzierung der Raupe und ihre Geometrie entscheidend. Je nach Anwendung liegen die Präzisionsanforderungen im Bereich weniger Mikrometer bis etwa ±100 µm.
Laser-Distanzsensoren sind für solche Aufgaben besonders geeignet. Sie messen berührungslos und vermeiden dadurch Verschleiß, Kratzer auf empfindlichen Glasoberflächen oder Markierungen durch Kontaktsonden. Moderne Sensoren erreichen Genauigkeiten im Mikrometerbereich und liefern damit die erforderliche Grundlage für stabile Dosierprozesse.
Ein Beispiel ist der Laser-Distanzsensor OM60 von Baumer. Er erreicht laut Hersteller eine Linearitätsabweichung von maximal ±3 µm und eine Wiederholgenauigkeit von 0,12 µm – auch bei schwierig zu detektierenden Oberflächen. Darüber hinaus unterstützen eine hohe Temperaturstabilität, einfache Montage und komfortable Parametrierung die Integration in Maschinen und Anlagen (Bild 3).