Lasertriangulation

Bei der Lasertriangulation wird ein Laserstrahl auf das Messobjekt fokussiert und mit einer daneben im Sensor befindlichen Kamera, einer ortsauflösenden Photodiode oder einer CCD-Zeile beobachtet. Ändert sich die Entfernung des Messobjektes vom Sensor, ändert sich auch der Winkel, unter dem der Lichtpunkt beobachtet wird und damit die Position seines Abbildes auf dem Fotoempfänger. Aus der Positionsänderung wird mithilfe der Winkelfunktionen die Entfernung des Objektes vom Laserprojektor berechnet. Diesen Prozess nennt man Lasertriangulation.

So schaut es aus – Lasertriangulation

Bei der zunehmenden Automatisierung und Beschleunigung von Fertigungsprozessen und gleichzeitiger Steigerung der Qualitätsansprüche rücken optische 3D-Messsysteme immer mehr in den Fokus. Sobald die Geometrie eines Objekts bei einer Messung von Relevanz ist, bietet die Lasertriangulation große Vorteile gegenüber anderen (klassischen) 2D-Inspektionsverfahren.
Mittlerweile gehört die Lasertriangulation zu den optischen Standardmessverfahren. Zumeist wird hierbei mittels eines Lasers eine möglichst homogen erscheinende Linie erzeugt. Diese Linie wird auf ein sich bewegendes Objekt projiziert und mit einer Matrixkamera in einem festen definierten Winkel aufgenommen. Ändert sich die Höhe des Objekts, auf welches die Linie projiziert ist, so ändert sich auch gleichzeitig die Position der Linie auf dem Kamerasensor.

Laser für Lasertriangulation von Z-Laser Freiburg
Laser für Lasertriangulation von Z-Laser Freiburg

Diese Änderung auf dem Sensor kann über die Winkelbeziehung im Dreieck mit entsprechenden Bildverarbeitungsalgorithmen in eine Höhe übersetzt werden. Durch die konstante Bewegung während einer Messung, zumeist Bauteile auf einem Förderband, erhält man 3D-Koordinaten der kompletten Objekte, welche mit einer Sollvorgabe verglichen werden können. Je nach Setup können durch Lasertriangulation mittlerweile Messgenauigkeiten im Submikrometerbereich erreicht werden.

Da sich ein Endanwender zumeist nicht mit der Entwicklung eines entsprechenden Aufbaus auseinandersetzen möchte, bieten mittlerweile viele Firmen komplette Setups in Form von Komplettsensoren an. Diese Triangulationssensoren beinhalten von Werk aus bereits die gesamte benötigte Hardware, welche zur Aufnahme der 3D-Koordinaten notwendig ist.

Je nach Hersteller stellen diese Sensoren dem Anwender entweder 3D-Daten zur weiteren Verarbeitung oder fertige Messergebnisse zur Verfügung.

Vorteile der Lasertriangulation

  • Kontrastunabhängig
  • Hohe bis sehr hohe Inspektionsgeschwindigkeiten
  • Sehr hohe Messgenauigkeit
  • Relativ einfache Generierung und Auswertung von 3D-Daten
  • Vergleichsweise günstig
  • Vergleichsweise kleine Baugröße
  • Überschaubare Investitionskosten
Laser für Lasertriangulation von Z-Laser Freiburg

Typische Anforderungen an den Laser bei Integration in einen Triangulationssensor

  • geringe Baugröße (insbes. Länge)
  • gleichbleibende Projektionsqualität
  • hohe Flexibilität bei der Auswahl der Optikkonfigurationen
  • einfache mechanische und elektrische Integration
  • kundenspezifische Designs
  • offene Kommunikationsschnittstelle (I²C)
    • einfache Einstellung der Ausgangsleistung
    • Auslesen von Betriebsparametern (Laufzeit, Temperaturen, ON/OFF-Zyklen)
    • Service vor Erreichen des End-of-Life „Predictive Maintenance”
  • Konstant hohe Produktqualität durch automatisierte Herstellungsprozesse
  • Höchste Reproduzierbarkeit der Strahlqualität
  • Optische Ausgangsleistung bis 100 mW
  • Wellenlängen 635 nm – 830 nm
  • TTL-Modulation bis zu 200kHz
  • IP50 (optional IP67)
  • Edelstahlgehäuse
  • Geringe Baugröße / Gewicht (Ø10h7 x 40mm / 30g

Lasertriangulation in höchster
Qualität

Seit mehr als 35 Jahren forscht, entwickelt und produziert Z-LASER Lasermodule zur Lasertriangulation, welche in den unterschiedlichsten, industriellen Anwendungen eingesetzt werden. Das Ergebnis dieser Erfahrung und dieses Knowhows sind erstklassige Laser für die Lasertriangulation, die Z-LASER seit vielen Jahren eine Spitzenposition im Ranking der weltweiten Laserhersteller sichert. Eine Vielzahl von technischen Innovationen und über 40 Patente belegen die Innovationskraft des Unternehmens und das Bestreben, den perfekten Laser für jede Anwendung zu bieten.

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