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Laser-Abstandssensor mit Time-of-Flight Technologie von PMD

Das Funktionsprinzip für eine äußerst präzise Messung

Der Sensor sendet per Laser eine modulierte Lichtwelle aus, die durch das zu messende Objekt zurückreflektiert wird. Dabei wird die Phasenlage des empfangenen reflektierten Lichtsignals mit der Phasenlage des ausgestrahlten Lichtes verglichen. Aus der Phasenverschiebung, also dem „Abstand“ zwischen den Wellenspitzen, wird die Laufzeit des Lichtes bestimmt und daraus die Distanz zwischen Sensor und Objekt berechnet.
 

  • Zuverlässige optische Abstandserfassung mit hoher Reichweite
  • Sehr gute Spiegelfestigkeit und Hintergrundausblendung für sicheres Schalten
  • Hohe Präzision für das Erfassen von Kleinstteilen
  • Farbunabhängige Messung auch bei schwierigen Oberflächen
  • Varianten mit Laserschutzklasse 1 oder 2

Millimetergenaue Präzision

Die PMD-Sensoren von ifm nutzen ein „System-on-Chip“-Design: Sowohl das Sensorelement als auch die Elektronik zur Signalauswertung sind auf einem einzigen Silikonchip, dem sogenannten Photonic Mixer Device (PMD) integriert. Vorteil: Dieses innovative ifm-Design bietet eine hohe Messgenauigkeit in einem kompakten, industriell kompatiblen Gehäuse – und das zu einem Bruchteil des Preises für herkömmliche Systeme.

Mit dem äußerst kleinen Laser-Lichtfleck sind die Sensoren perfekt geeignet zur Erfassung von Kleinstteilen, z. B. in Error-Proofing-Applikationen.

Problemlos schwierige Oberflächen erfassen

Das Besondere an der PMD-Technologie: Die Messung funktioniert unabhängig von der Farbe der Oberfläche. Auch Störlichtquellen, reflektierende, mit einem Ölfilm benetzte Oberflächen oder sehr dunkle Objekte stellen kein Problem dar. Der Auftrittswinkel auf das Objekt kann bis zu 20 Grad betragen.

PMD -Sensoren erfassen Objekte mit der für das Auge unkritischen Laserschutzklasse 1. Die sehr gute Spiegelfestigkeit und Hintergrundausblendung trägt zusammen mit der hohen Funktionsreserve zur zuverlässigen Funktion bei. Die Schaltpunkteinstellung erfolgt einfach und millimetergenau mittels komfortabler 3-Tasten-Bedienung oder alternativ über IO-Link. Darüber kann auch der aktuelle Abstandswert ausgegeben werden.

Triangulationstechnik mit dem PMD Profiler

Der Sensor arbeitet nach dem Triangulationsprinzip. Zu diesem Zweck ist er mit einer Projektionseinheit ausgestattet, die eine Laserlinie auf die zu messende Oberfläche projiziert. Diese Linie wird reflektiert und von einem Empfangselement (PMD-Chip) wieder erfasst. Gegenüber der Projektionseinheit weist dieses jedoch einen klaren Winkelversatz auf und kann daher das Höhenprofil erfassen.

Der Messbereich befindet sich in einem Abstand von 150 bis 300 mm vor dem Sensor. Aufgrund der Perspektive des Empfangselementes hängt die Länge der Laserlinie vom Abstand des Sensors zum Zielobjekt ab (je kürzer der Abstand zum Sensor, desto kürzer die Linie). Aber auch wenn sich der Abstand zwischen Sensor und Objekt verändert, bleiben die Proportionen des Objekts erhalten. Entsprechend erfolgt die Konturmessung abstandsunabhängig. Dies macht die Ausrichtung und Positionierung des Sensors sehr einfach.

3D-Sensor O3D mit PMD Time-of-Flight Technologie

Time-of-Flight (ToF) Durch die Messung der Lichtlaufzeit können auf Pixelebene zu den Grauwerten auch gleichzeitig die Abstandswerte zwischen den einzelnen Bildpunkten und dem Objekt ermittelt werden. So wird die 3D-Information in Echtzeit ohne Umwege generiert. Die bekannteste ToF-Technik ist als PMD (Photonen-Misch-Detektor) bekannt.

Mit der PMD-Time-of-Flight-Technologie werden Szenen und Objekte mit nur einer Aufnahme von 23.232 Bildpunkten dreidimensional und ohne Bewegungsverzerrung erfasst. Dabei wird die zu vermessende Szene mit einem modulierten, unsichtbaren Infrarotlicht beleuchtet und das reflektierte Licht trifft auf den PMD-Sensor.