Afstandssensor met snelle vluchttijdmeetmethode

SENSOREN

Details: Gepubliceerd: 27.09.2018; Laatst bijgewerkt: 24.04.2024; Hits: 9797

De radar van de luchtverkeersleiding of zo lidar in de meteorologie - beide methoden zijn gebaseerd op hetzelfde principe: een signaal wordt uitgezonden en gereflecteerd door het te meten object. Door het meten van de transittijdmeting kan de afstand heel eenvoudig worden bepaald. Deze zogenaamde Vliegtijd-Technologie is ook de basis voor het nieuwe afstandsensor van de PMD OGD-serie van IFM Electronic.

inhoud

Afstandssensor met looptijdmeting met laserlicht
Compact probleemoplosser gemakkelijk te gebruiken
Integratie in Industrie 4.0-toepassingen
Veel gestelde vragen

Posities of afstanden moeten talrijk zijn industriële toepassingen wees vastberaden. Geautomatiseerde montagesystemen, magazijnlogistieke systemen en productiemachines zijn slechts enkele voorbeelden. De eisen die aan afstandssensoren worden gesteld, kunnen heel verschillend zijn. Nauwkeurigheid, snelheid, robuustheid, ongevoeligheid voor interferentie, enz. Zijn de typische eigenschappen die afstandssensoren moeten hebben.

Afstandssensor met looptijdmeting met laserlicht

Een zeer nauwkeurige en tegelijkertijd zeer snelle methode om de afstand te meten is de time-of-flight meting of Vliegtijd (TOF). De PMD OGD-afstandssensoren werken volgens deze methode. De afstandssensor zendt gemoduleerd rood laserlicht van laserklasse 1 uit en bepaalt de tijd die het licht nodig heeft om van de sensor naar het object en weer terug te reizen. Op deze manier kan de afstand tot het object eenvoudig en met hoge nauwkeurigheid worden bepaald.

De afstandssensoren zijn verkrijgbaar in twee versies: De PMD OGD Longe Range-versie is geschikt voor een bereik tot 1500 mm en wordt bijvoorbeeld gebruikt in material handling-toepassingen in de magazijnlogistiek. De PMD OGD Precision-versie kan afstanden tot 300 mm meten en deze tot op de millimeter nauwkeurig bepalen. De afstandssensoren hebben een lichtvlekdiameter van ongeveer 1 mm, afhankelijk van het scanbereik, zodat ook overeenkomstige kleine onderdelen betrouwbaar kunnen worden gedetecteerd. Dit maakt de afstandssensor bijzonder geschikt voor objecten in geautomatiseerde montage, waar hij bijvoorbeeld kan worden gebruikt in zogenaamde error proofing-toepassingen.

De Lidar-sensor herkent de omgeving in vier dimensies

Hij kan de juiste montage van de kleinste onderdelen controleren. Zo'n Inline kwaliteitscontroles van objecten zorgen niet alleen voor een hoogwaardige montage, maar helpen ook om de kosten te verlagen. Over het algemeen geldt het volgende: hoe later een fout wordt ontdekt, hoe hoger de daaruit voortvloeiende kosten.

Komt de fout pas voor in een finale kwaliteitscontrole ontdekt door voorwerpen of - erger nog - pas na levering aan de klant, de inspanning om de fout te herstellen is zeer hoog. Aan de andere kant, als een geschikt sensorsysteem de fout direct na de foutieve montagestap detecteert, kan dit relatief eenvoudig worden verholpen. Als alternatief kan het aangetaste onderdeel uit de productie worden verwijderd.

Getest in eigen productie

Hoe goed de PMD OGD Precision kan worden gebruikt voor inline kwaliteitscontroles, is iets dat de fabrikant op zich heeft Sensorproductie in Tettnang aangetoond. Sensoren worden tijdens de productie in een geautomatiseerde assemblagelijn geassembleerd. Voor de montage moet een afdichtring worden geplaatst om de vereiste hoge mate van bescherming te garanderen. Als deze afdichtring ontbreekt, zal dit bij de montage niet per se opgemerkt worden.

De verkeerd geïnstalleerde afstandssensor werkt, maar is niet voldoende beschermd tegen het binnendringen van vocht. Als een dergelijke sensor zou worden geleverd, zou er, afhankelijk van de omgevingsomstandigheden, sprake zijn van een storing en een klacht van de klant. De aanwezigheidscontrole van de afdichtring is uitgevoerd in teststations met de PMD OGD Precision. De afstandssensor zou mee kunnen 100 procent betrouwbaarheid erken of de afdichtring met een dikte van slechts 2 mm in de daarvoor bestemde groef is gestoken.

Kennis van optische meettechniek rechtstreeks van de fabrikant Optris

Overdag TOF-meetmethode is zeer robuust tegen interferentie, deze betrouwbaarheid kan ook onder moeilijke omgevingsomstandigheden worden bereikt. Stoorlichtbronnen zijn bijvoorbeeld geen probleem, de meting werkt ook onafhankelijk van de kleur van het oppervlak. De hierboven beschreven aanwezigheidscontrole van kleine componenten in geautomatiseerde assemblage werkt ook op oppervlakken waar andere sensorprincipes moeilijk toe te passen zijn. Typische voorbeelden hiervan zijn reflecterende oppervlakken, het bevochtigen van het oppervlak met een oliefilm of zeer donkere voorwerpen, zoals de hierboven beschreven afdichtringen.

ToF-sensor als compacte probleemoplosser

De optische sensoren de PMD OGD-serie is in één compacte behuizing gehuisvest, die eenvoudig kan worden gemonteerd met een M18-schroefdraad. Als alternatief voor deze standaard montage kunnen twee gaten in de behuizing worden gebruikt. De duidelijk zichtbare rode laserpunt maakt het plaatsen van de sensor zeer eenvoudig.

Aan de achterkant van de behuizing heeft de PMD OGD een display en drie knoppen voor Service. Dit betekent dat de opstelling zeer comfortabel kan worden uitgevoerd. Het display toont de actuele meetwaarde voor de afstand tijdens bedrijf, de verlichting van het display wisselt tussen rood en groen afhankelijk van de schakeltoestand van de sensor. Twee leds aan de bovenzijde van de behuizing geven tevens de schakeltoestand aan, zodat deze bij gebruik vanuit alle richtingen direct zichtbaar is.

Flexibel met IO-Link-interface

Zoals de meeste sensoren van de fabrikant, wordt de PMD OGD geleverd met een IO-Link-interface gemonteerd. Hierdoor wordt niet alleen de meetwaarde verzonden, maar kan de sensor ook worden geparametreerd vanaf een IO-Link-master. Dit maakt de PMD OGD nog flexibeler in gebruik.

Als bijvoorbeeld de productie wordt omgeschakeld voor de assemblage van verschillende producten, krijgt de sensor gewoon de nieuwe parametrering - de productie kan dan direct worden voortgezet. Hierdoor is de productieomgeving zeer flexibel aan te passen. De IO-Link-interface biedt ook voordelen op het gebied van onderhoud en service: als de sensor moet worden vervangen, kan de parametrering eenvoudig worden overgedragen naar het vervangende apparaat. Dit verkort de stilstandtijden aanzienlijk.

Integratie in Industrie 4.0-toepassingen

De IO-Link-interface garandeert ook een naadloze communicatie met systemen op een hoger niveau. Dit is een implementatie van Industrie 4.0-concepten die afhankelijk zijn van een continu mededeling van het sensorniveau naar de cloud is geen probleem met de nieuwe sensoren van de PMD OGD-serie.

Veel gestelde vragen

Hoe werkt Time of Flight?

Time of Flight (ToF) is een meetmethode voor het bepalen van de Afstand van een objects. Het werkt door een signaal uit te zenden (vaak een licht- of laserstraal) en de tijd te meten die het signaal nodig heeft om naar het object te reizen en terug te keren naar de sensor. De gemeten tijd, bekend als "vluchttijd", wordt vervolgens gebruikt om de afstand tot het object te berekenen, op basis van de bekende voortplantingssnelheid van het signaal (bijvoorbeeld de lichtsnelheid in laserstralen). ToF-sensoren worden gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder 3D-camera's, afstandsmetingen in auto's en robotica.

Hoe werkt een ToF-camera?

Een time-of-flight-camera (Tof) meet de afstand tot objecten in zijn zicht Lichtpulsen (vaak infrarood) en meet de tijd die nodig is voordat deze pulsen door het object worden gereflecteerd en terugkeren naar de camera. Elke pixel van de camerasensor is ontworpen om deze tijd te meten. Door voor elke resolutiepixel de "vluchttijd" te berekenen, kan de 3D-camera een 3D-beeld van de scène creëren dat informatie bevat over de afstand en vorm van de objecten in het gezichtsveld.

Welke sensoren behoren tot de ToF-categorie?

ToF-sensoren zijn gebaseerd op het principe van tijdmeting om informatie af te leiden over de afstand en soms de vorm van objecten. De Time-of-Flight (ToF)-sensoren omvatten:

ToFCamera's: Time-of-flight-camera's leggen 3D-beelden vast door de vluchttijd te meten van lichtpulsen die worden gereflecteerd door objecten in hun gezichtsveld.
Laser-Afstandsmeters: ze gebruiken het ToF-principe om afstanden tot een object te meten door de tijd te meten die een laserstraal nodig heeft om naar het object en terug te reizen.
Ultrasone ToF-sensoren: vergelijkbaar met laserafstandsmeters, maar ze gebruiken ultrasone golven in plaats van licht.
ToFlidar-Sensoren (lichtdetectie en bereik): op Tof gebaseerde lidarsensoren meten afstanden tot meerdere punten in hun omgeving, die worden gebruikt voor het maken van gedetailleerde 3D-kaarten en voor navigatiesystemen in voertuigen, vooral autonome voertuigen.