Hier finden Sie Sie die neuesten Entwicklungen im Bereich der optischen Sensoren zum Messen von Abstand, Anwesenheit, Position etc. In unserem Artikel erfahren Sie alles über den Stand der Technik, vielfältige Einsatzfälle und Sie erhalten Antworten auf Ihre Fragen über optische Sensoren. Lesen Sie, wie ein optischer Sensor Ihre Ansprüche erfüllen kann.

Micro Epsilon optischer Sensor

Inhalt

 

Optische Sensoren 2024 – Das Wichtigste in Kürze

Die Entwickler von optischen Sensoren setzen den Fokus auf eine erhebliche Steigerung ihrer Präzision, Empfindlichkeit und Vielseitigkeit. Optische Sensoren, die verschiedene Eigenschaften wie Abstand, Farbe, Helligkeit und Reflexion messen, werden beispielsweise in industrieller Bildverarbeitung, Medizintechnik und Automobilindustrie eingesetzt.

Ein aktueller Trend in der optischen Sensortechnologie ist die Integration von fortschrittlichen Algorithmen und maschinellem Lernen, wodurch Sensoren komplexe Muster und Szenarien besser analysieren können. Dies erweitert ihre Anwendungen in Bereichen wie der automatisierten Inspektion und der Qualitätskontrolle.

Zudem gibt es eine zunehmende Tendenz zur Miniaturisierung von optischen Sensoren. Durch die reduzierten Größen können sie in tragbare Geräte und in Bereiche mit begrenztem Platzangebot integriert werden. Gleichzeitig ermöglicht die Entwicklung energiesparender optischer Sensoren ihren Einsatz in batteriebetriebenen und mobilen Geräten.

Multimodale optische Sensoren kombinieren verschiedene Messprinzipien für eine umfassendere Datenerfassung und Analyse. Dieser Trend führt zu präziseren und zuverlässigeren Messungen in anspruchsvollen Umgebungen.

Schnellste Lasersensoren mit höchster Leistung

03.01.2024 | Die Lasersensoren der Reihe Opto NCDT 1420 (Bild oben) von Micro-Epsilon bieten verdoppelte Messraten bis zu 8 kHz und eine 16 Bit Digital/Analog-Wandlung. Sie sind jetzt die schnellsten Lasersensoren ihrer Klasse. Die optischen Sensoren eignen sich für Serienanwendungen der Advanced Automation.

Die Messraten machen die Optosensoren zu den schnellsten Sensoren ihrer Klasse. Sie bieten höchste Leistung in jeder Umgebung, haben eine Temperaturstabilität von ±0,015 % d.M. / K und eine Fremdlichtbeständigkeit von bis zu 50.000 Lux.


Micro Epsilon AbstandssensorenLesetipp: Optische und andere Abstandssensoren


Die Lasersensoren messen auf nahezu allen Oberflächen. Die intelligente Belichtungsregelung kompensiert Hell-Dunkel- und Matt-Glänzend-Wechsel schnell und zuverlässig. Dank kleinem Lichtfleck lassen sich auch kleinste Details hochgenau erfassen.

Das robuste Aluminiumgehäuse mit Schutzart IP67 schützt den Sensor vor äußeren Einflüssen macht ihn vibrationsbeständig. Zudem verfügen die Optosensoren über einen integrierten Controller und schleppkettentaugliche Kabel. Die Sensoren sind leicht und kompakt gebaut, was sie u. a. für die Robotik prädestiniert.

Die Handhabung ist einfach und reicht von analog bis digital, von der Plug-and-play Lösung über Webinterface bis hin zu ASCII Programmierbefehlen. Neben dem leistungsstarken Redesign gibt es die Sensoren nun für alle Messbereiche von 10 bis 500 mm standardmäßig und für jede Leistungsklasse.

Optischer Sensor für LED Signalleuchte

03.07.2023 – Der optische Sensor K30 Pro von Turck eignet sich für Anwendungen, die einen optischer Sensor und eine Multicolor-LED-Anzeige benötigen. Das mit einem Durchmesser von 30 mm sehr kompakte Gerät ist eine platzsparende Lösung zum kleinen Preis von Turcks Opto-Partner Banner Engineering. Es ist so konzipiert, dass sich Objekte in einem einstellbaren Bereich von 20 bis 1000 mm für eine klare Bedienerführung erfassen lassen.

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Lidar Sensor erkennt die Umgebung in vier Dimensionen

08.09.2020 | Im Bereich Assistenzsysteme für z. B. selbstfahrende Autos setzen viele Automobilisten auf die Lidar-Technologie. lbeo Automotive Systems hat dafür den neuen Lidar Sensor entwickelt. Der Ibeonext verfügt über eine neuartige Photonen Laser Messtechnik. Für die zuverlässige Erkennung von Objekten erzeugt er eine hochauflösende 3-D-Punktwolke.

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Optischer Tastsensor bringt dem Roboter das Fühlen bei

24.04.2020 | Forscher der ETH-Zürich haben einen einfache Tastsensor erfunden, damit Roboter zerbrechliche oder glitschige Gegenstände zuverlässig greifen können. Mithilfe von maschinellem Lernen messen die optischen Sensoren einwirkende Kräfte präzise und hochauflösend. Zudem kann mit dem Tastsensor die Matrialhärte getestet und Berührungen digital erfasst werden.

2D Lidar Sensor für flexibleres Transportshuttle von Montratec

03.12.2019 | Pepperl+Fuchs hat in enger partnerschaftlicher Zusammenarbeit mit Montratec einen kundenspezifischen 2D Lidar Sensor für ein flexibleres Transportshuttle auf der Grundlage der eigens entwickelten Pulse Range Technology entwickelt. Diese gestattet es, zwischen fest verbauten Streckenteilen wie Tunneln oder Kurven zu unterscheiden. Das war vorher nicht möglich und auch nicht ganz einfach, wie dieser Anwenderbericht zeigt:

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Reflexions-Lichttaster im Miniaturformat

Baumer Lichttaster29.07.2019 | Die O200 Reflexions-Lichttaster mit Hintergrundausblendung von Baumer sind in beengten Maschinenräumen besonders zuverlässig und schnell. Dank ihrer erhöhten Funktionsreserven sind sind sie lt. Hersteller aktuell die Besten ihrer Klasse mit einer einzigartigen Reichweite von 120 mm.

Und das funktioniert auch auf extrem dunklen und glänzenden Objekten wie Handygehäusen. Reflexions-Lichttaster mit Hintergrundausblendung werten die vom Tastobjekt zurückgestrahlte Lichtintensität aus und erfassen zudem die Distanz des Objekts zum Sensor. So können Objekte, die sich innerhalb des einstellbaren Tastbereiches befinden, unabhängig von deren Farbe und Oberfläche sehr sicher erkannt werden.

Die O200 Sensoren lassen sie sich dabei auch von externem Fremdlicht wie LED-, Kamera-Beleuchtungen, Maschinenreflektionen oder von dem Licht anderer Sensoren nicht stören. Aufgrund ihrer kurzen Ansprechzeit von 0,25 ms unbeeinflusst von eventuellen Störeinflüssen, ermöglichen sie eine extrem schnelle und präzise Positionserkennung auch von kleinsten Objekten bis zu 0,25 mm. Für zusätzliche Funktionsreserven kann per IO-Link der O200 High-Power-Modus aktiviert werden.

Optische Sensoren zur Montage in engen Bauräumen

24.06.2019 | Mit der der VS8-Reihe seines Optosensorik-Partners Banner Engineering bietet Turck jetzt Miniatursensoren zur präzisen Erkennung in engen Bauräumen oder in der Nähe sich bewegender Objekte an. Die optoelektronischen Sensoren erkennen sehr kleine Teile und weitere schwierige Objekte, die andere Sensoren leicht überfordern.

Die Geräte sind mit 21,1 x 14,6 x 8 mm Abmessungen nur halb so groß wie eine Streichholzschachtel. Es gibt sie mit rotem Laser sowie mit roter oder blauer Sende-LED und als Einweglichtschranke oder Reflexionslichtschranke mit fester oder variabler Hintergrundausblendung.

Die Modelle mit rotem Laser erkennen mit ihrem präzisen Lichtfleck sogar vielfarbige Ziele und Gegenstände in einer Größe von 0,5 mm. Die blauen LED-Geräte detektieren zuverlässig Ziele mit dunklen oder reflektierenden Oberflächen sowie transparente Objekte – ohne Reflektor.

Seitliche Löcher gewährleisten eine einfache Montage der Sensoren in neuen oder bestehenden Anlagen. Die mögliche Schwalbenschanznut-Montage erlaubt zudem ein Kippen und Schwenken um zehn Grad zur nachträglichen präzisen Ausrichtung des Sensors. Gut sichtbare Status-LEDs, leicht erreichbare Druckknöpfe sowie die Remote-Teach-Option erleichtern die Programmierung und damit die gesamte Inbetriebnahme der Sensoren.

Sensoren mit IO-Link mit echtem Mehrwert für den Alltagsbetrieb

16.04.2019 | Zählen, messen, detektieren – Sensoren von Baumer haben in Maschinen und Anlagen eine klar umrissene Aufgabe. Dabei steckt in den kleinen Kraftpaketen viel mehr. Zahlreiche Sensoren von Baumer haben daher IO-Link, eine schnelle Kommunikationsschnittstelle, über die nicht nur die eigentlichen Messwerte übertragen werden, sondern eine Fülle von Zusatzinformationen – und zwar in beide Richtungen.

IO-Link-fähige Sensoren kommunizieren mit einem Master, der bis zu acht Sensoren anspricht. So können Parameterdaten ausgetauscht werden, etwa um automatisch die im Master gespeicherten Parameterdaten auf viele Sensoren zu verteilen.

So lässt sich ein Sensor auch präziser auf eine Anwendung einstellen, wichtig vor allem, wenn eine Maschine unterschiedliche Objekte bearbeitet. Ein weiterer Vorteil: Ein Sensor lässt sich in einer anderen Funktion nutzen, ein induktiver Sensor zum Beispiel als Frequenzmesser oder Zähler. IO-Link ist damit ein wichtiger Baustein für die Digitalisierung und ein Muss für Industrie 4.0.

Trotz der Vorteile ist immer noch manchen Anwendern unklar, welchen Nutzen sie von IO-Link haben. Über die IO-Link-"Nervenbahnen" kann der Sensor zum Beispiel melden, wie gut die Signalqualität ist oder ob eine bestimmte Temperatur überschritten ist. Solche Diagnosedaten sind interessant für Geschäftsmodelle zur vorausschauenden Wartung. Ebenfalls nützlich ist es, gleichzeitig mehrere Prozessdaten zu übermitteln: So liefern optische Sensoren der Baureihe O300 mit IO-Link mit IO-Link sowohl ein Schaltsignal als auch Distanzmesswerte. Und wenn ein Sensor getauscht werden muss, geben Identifikationsdaten Auskunft über Typ, Seriennummer und Anwendung des Sensors.

Optosensoren für erhöhte Arbeitsabstände mit IO-Link-Anbindung

07.05.2018 | Mit der R200 und der R201 erschließt die Produktarchitektur optoelektronischer Sensoren von Pepperl+Fuchs Applikationen mit größeren Arbeitsabständen. Beide Serien bieten – wie bereits die kompakten R100, R101 und R103 – durchgängig alle optoelektronischen Funktionsprinzipien in einer befestigungsspezifischen und jetzt größeren Bauform.

Mit den Serien R100, R101 und R103 sowie den neuen R200- und R201-Sensoren reduziert sich für den Anwender nicht nur die Komplexität bei der Sensorwahl – er profitiert darüber hinaus von hoher Flexibilität in jeder Applikation und Montagesituation.

Technologisch haben auch die neuen Serien die robuste Dura Beam-Lasertechnologie und die hochpräzise „Multi Pixel Technology“ (MPT) zur Distanzmessung mit an Bord. Die einheitliche Usability über alle Serien und Funktionsprinzipien hinweg sowie IO-Link erleichtern die Parametrierung der Sensoren bei der Inbetriebnahme sowie bei einem Wechsel des Funktionsprinzips oder auf eine andere Serie.

Auch die Serien R200 und R201 bilden alle optoelektronischen Funktionsprinzipien ab: Einweglichtschranken, Reflexionslichtschranken mit Polfilter oder zur Transparenterkennung, energetische Reflexlichttaster, Taster mit Hintergrundausblendung und Vordergrundausblendung, messende Lichtschranken mit zwei Schaltpunkten und Distanzsensoren.

Alle Serien bieten ein intuitives und identisches Look-and-Feel bei der Parametrierung. Ein Multiturn-Potenziometer und ein Drucktaster als Kombi-Bedienelement mit drei LED zur Parametrier-, Status- und Diagnosevisualisierung gewährleisten die schnelle und einfache Einstellung der Sensoren. Das Look-and-Feel beim Parametrieren von Einweglichtschranke, Reflexionslichtschranke oder Reflexionslichttaster der Serien R100, R101 oder R103 ist das gleiche wie bei den Bauformen R200 und R201.

Dies gilt ebenfalls für Messgeräte mit mehreren Schaltpunkten oder Distanzsensoren. Die standardisierte IO-Link-Anbindung über aktuelle Smart-Sensor-Profile gewährleistet eine komfortable und sichere Sensorintegration.

Lichtschnittsensoren messen Kanten, Höhen und Rundungen

Baumer Lichtschnittsensoren07.02.2017 | Mit seinen kompakten, kalibrierten Lichtschnittsensoren "Poscon" bietet Baumer ein einzigartiges Lösungsportfolio für die effiziente Vermessung von Objektgeometrien. Die Sensoren im Lichtschnittverfahren schließen die Lücke zwischen taktilen Sensorlösungen und aufwändiger 3D-Messtechnik.

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Lichtschranken und Lichttaster mit erhöhter Funktionsreserve

Leuze Lichttaster29.09.2015 | Bei der neuen Baureihe SR 46C von Leuze Electronic konnte die Funktionsreserve im Vergleich zu den Vorgängermodellen um bis zu 80 % gesteigert werden.

Das hat im wesentlichen zwei Gründe: die optimierte Fremdlichtunterdrückung und die automatische Empfindlichkeitsnachregelung bei Verschmutzung und Reflexion. Diese Verbesserungen wirken sich unmittelbar auf eine stabilere Anlagenfunktion und weniger Stillstandzeiten aus.

Damit eignet sich die Baureihe SR 46C sehr gut für den Einsatz in fördertechnischen Anlagen, der holzverarbeitenden Industrie und im Sondermaschinenbau. Ein Temperaturbereich von -40° bis +60 °C sowie die hohe Schutzart IP 67 und IP 69K qualifizieren alle Sensoren dieser Baureihe für raue Umgebungsbedingungen.

Weitere Ausstattungsmerkmale sind die Teach-Taste für die einfache und schnelle Parametrierung direkt am Gerät, das Potentiometer mit großem Einstellbereich, der gut sichtbare Lichtfleck, die verbesserte Status-LED und die zusätzliche Anzeige hinter der Frontscheibe bei den Einweg-Lichtschranken L 46C.


Schmersal SicherheitsrelaisSicherheitsrelais zur Signalverarbeitung für Maschinensicherheit


Innerhalb der Baureihe stehen neben den Einweg-Lichtschranken mit höchster Funktionssicherheit bei Reichweiten bis 150 m auch Einstrahl-Sicherheits-Lichtschranken SLS 46C vom Typ 2 und Typ 4 für die effiziente Maschinenabsicherung zur Verfügung. Die Lichtschranken PRK 46C sind ideal bei kleinen Reflektoren, starken Verschmutzungen und folienverpackten Objekten. Die Reflexions-Lichtschranken RK 46C VarOS bieten eine zuverlässige Detektion aufgrund der Lichtbandoptik. Für die Detektion dunkler und glänzender Objekte schließlich eignen sich die Reflexions-Lichttaster HT 46C.

Robuste kleine Lichttaster mit IO-Link für den Nassbereich

ifm Lichttaster16.12.2014 | Die kompakten optischen Sensoren der Baureihe „O6 Wetline“ bietet IFM Electronic jetzt als Variante mit IO-Link an. Das besonders widerstandsfähige Edelstahlgehäuse mit Schutzart IP68/IP69K gewährleistet den zuverlässigen Einsatz auch unter härtesten Bedingungen. Zudem zeichnen sich die Geräte durch eine äußerst störsichere Hintergrundausblendung aus.

Selbst bei Dampf, Rauch und stark spiegelnder Umgebung garantiert die automatische Empfindlichkeitsnachführung eine zuverlässige Funktion. Der saubere runde Lichtfleck im Arbeitsbereich bietet eine homogene Lichtverteilung im Lichtkegel. Streulicht um den Lichtfleck herum wird vermieden.

Der kompakte O6 Wetline ist sehr gut abgedichtet. Ausgestattet sind die beiden Einstell-Potenziometer mit einer doppelten Dichtung. Frontscheibe sowie Potenziometer sind plan eingelassen. Das erlaubt eine möglichst rückstandfreie Reinigung. Diese kompakten leistungsfähigen Geräte gibt es als Einweg- und Reflexsystem.

Jetzt sind die Sensoren O6 Wetline auch als Varianten mit IO-Link erhältlich. Über diese Schnittstelle kann der Anwender beispielsweise Tastweite, Empfindlichkeit, Hell-/Dunkelschaltung, Schaltverzögerung oder die Deaktivierung der Bedienelemente einstellen.

Optischer Kantensensor als Alternative zum Laser-Messsystem

Baumer Kantensensor27.08.2014 | Der neue optische Kantensensor “Poscon 3D“ von Baumer ist der leistungsstärkste seiner Klasse. Was bislang nur aufwendige Laser-Messsysteme leisten konnten, erledigt der Poscon 3D sehr zuverlässig. Zudem lässt er sich einfach installieren und bedienen. Seine zahlreichen Merkmale machen den Kantensensor zu einem vielfältigen Problemlöser für die Messung von Kantenpositionen, Objekt- oder Spaltenbreiten. Der Sensor braucht keinen separaten Reflektor.

Innerhalb des Messfeldes kann sich das Objekt zum Sensor hin oder von ihm weg bewegen, ohne dass sich dies auf das Messergebnis auswirkt. Auch unterschiedliche Farben und Oberflächen stellen für den Poscon 3D kein Problem dar.

Dank Q Target ist die optische Achse des Sensors auf die Befestigungslöcher ausgerichtet. Dadurch kann er bereits mittels der vorhandenen CAD-Daten in die Anlage eingeplant werden. Zur Bedienung: Einfach montieren, auf das Objekt ausrichten, Sprache und Messfunktion mittels Touch-Display einstellen und der Sensor ist startklar.

Die Einsatzfelder des Poscon 3D sind sehr vielfältig. So ist etwa die Messung an der Positionskante auch dann sichergestellt, wenn der 3D-Sensor nicht senkrecht über der Kante positioniert werden kann. Die Neigung kann bis zu 30° betragen. Auch die Breite eines Objektes wird innerhalb kürzester Zeit und auf 0,2 mm genau gemessen – ganz gleich, wo sich das Objekt innerhalb des Messfeldes befindet.

Der Poscon 3D kann die Mitte eines Objektes bestimmen. Er registriert sofort, wenn das Objekt den festgelegten Toleranzbereich verlässt und aktiviert nach Bedarf den Schaltausgang. Ebenso eignet sich der Sensor sehr gut für die Messung von Spaltenbreiten, beispielsweise bei Verpackungen. Er misst exakt die Spalte zwischen den Verschlusslaschen und dient zur Erkennung von z. B. offenen Verpackungen.

Micro Epsilon: Blauer Laser misst genauer als der rote

03.05.2011 | Video Statement von Johann SalzbergerGeschäftsführer Marketing & Vertrieb der Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG, Ortenburg, zu der auf der Control, Fachmesse für Qualitätssicherung, in Stuttgart vorgestellten Weltneuheit Blauer Laser und weiteren Innovationen:

 

Häufige Fragen

Was ist ein optischer Sensor?

Ein optischer Sensor ist ein Gerät, das eine Lichtquelle verwendet, um physikalische Eigenschaften oder Veränderungen in seiner Umgebung zu detektieren und zu messen. Optische Sensoren sind für ihre Präzision, Geschwindigkeit und berührungslose Messfähigkeit bekannt.

Was misst ein optischer Sensor?

Optische Sensoren können verschiedene Eigenschaften messen, darunter Abstand, Position und Lage, Bewegung und Geschwindigkeit von Objekten, Anwesenheit eines Objekts, Farberkennung und -unterscheidung, Lichtintensität, Reflexion und Brechung an Oberflächen, Transparenz und Trübung von Materialien und vieles mehr.

Wo werden optische Sensoren eingesetzt?

Durch ihre Fähigkeit, berührungslos zu messen und auf Lichtveränderungen zu reagieren, sind optische Sensoren vielseitig einsetzbar und bieten Lösungen für komplexe Mess- und Erkennungsaufgaben wie folgende:

  • Industrielle Automatisierung zur Präzisionsmessung, Qualitätskontrolle und Positionserkennung von Teilen auf Fertigungslinien,
  • Automobilindustrie in Fahrerassistenzsystemen, zur Lichtsteuerung und Abstandsmessung,
  • Medizintechnik in diagnostischen Geräten, zur Überwachung von Vitalparametern und in bildgebenden Verfahren,
  • Umweltüberwachung zur Messung von Luft- und Wasserqualität,
  • Verbraucherelektronik in Smartphones und Tablets zur Bildschirmerkennung, Gestensteuerung und Kameranutzung,
  • Sicherheitssysteme für Überwachungskameras und Zugangskontrollsysteme.

Wie funktionieren optoelektronische Sensoren?

Optoelektronische Sensoren wandeln Lichtsignale in elektrische Signale um. Sie nutzen Lichtquellen, oft LEDs oder Laser, und Lichtdetektoren wie Fotodioden, um verschiedene physikalische Parameter zu messen. Sie funktionieren, indem sie Licht aussenden und die Änderung des zurückkehrenden Lichts detektieren. Die Arbeitsprinzipien dieser Sensoren können je nach Typ variieren:

  1. Reflexionsbasierte Sensoren senden Licht aus und messen die Intensität des reflektierten Lichts von einem Objekt. Die Veränderung in der Lichtintensität wird genutzt, um die Anwesenheit, Farbe oder Entfernung des Objekts zu bestimmen.
  2. Unterbrechungsbasierte Sensoren (Lichtschranken) unterbrechen den Lichtstrahl zwischen Sender und Empfänger bei Anwesenheit eines Objekts. Dies wird als Signal zur Erkennung des Objekts verwendet.
  3. Durchlichtsensoren bestehen aus einem Lichtsender und einem getrennten Lichtempfänger. Unterbricht ein Objekt den Lichtweg, ändert sich das Signal am Empfänger.
  4. Diffusor-Sensoren erkennen Objekte durch die Messung der Lichtstreuung, die auftritt, wenn das ausgesendete Licht von einem Objekt diffus reflektiert wird.

Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Banner Engineering, Baumer, ETH Zürich, Ibeo, IFM Electronic, Leuze, Micro-Epsilon, Turck.

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Autorenangabe
Jens Struck

Jens Struck ist Geschäftsinhaber, Journalist und Web-Designer bei der German Online Publisher GbR in Ried.