Abstandssensoren | Entfernung, Weg, Distanz & Co.
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Wegsensoren, Distanzsensoren, Dickenmesser u. a. zählen zu den Abstandssensoren. In unserem Artikel beleuchten wir die neuesten Entwicklungen der Hersteller, aktuelle Anwendungen, den Entwicklungsstand und die Trends in diesem Bereich. Hier erhalten Sie zudem Antworten auf häufig gestellte Fragen zu der Sensorik für die dimensionellen Messgrößen Weg, Distanz, Dicke, Position, etc.
Inhalt
- Abstandssensoren 2024 – Das Wichtigste in Kürze
- Abstandssensor Innovationen
- Neue Sensorklasse vereinfacht Positionieraufgaben erheblich
- Interferometer zur ultrapräzisen Längen und Winkelmessung
- Seilzuggeber, Seilzugsensoren und Seilzug-Wegsensoren
- Magnetische, konfigurierbare und präzise Winkelsensoren
- Laser Distanzsensoren für Maschinen und Anlagen
- Konfokale Sensoren für präzise Abstands- und Dicken-Messung
- IO-Link Sensoren liefern umfangreichste Diagnosedaten
- Präziser Abstands- und Dickenmesser für diverse Oberflächen
- Positionssensor für Mobilhydraulik erfüllt höchste EMV-Forderung
- Intelligentes Positionsmesssystem für absolutes Linearfeedback
- Sensoren für Windkraftanlage und Generator – onshore und offshore
- Archiv für Abstandsensoren
- Häufige Fragen
Abstandssensoren 2024 – Das Wichtigste in Kürze
Die Abstandssensoren sind in den letzten Jahren genauer, kleiner und vielseitiger geworden. Moderne Abstandssensoren nutzen verschiedenste Technologien wie in Laser-Abstandssensor, Infrarot- und Radar oder Ultraschall-Abstandssensoren, um in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt zu werden – von der industriellen Automatisierung über Fahrzeugassistenzsysteme bis hin zur Robotik.
Ein aktueller Trend in der Entwicklung von Abstandssensoren ist die Integration von KI und maschinellem Lernen. Dadurch können die Sensoren komplexe Umgebungen besser interpretieren und präzisere Messergebnisse liefern. Dies ist besonders wichtig in dynamischen und unstrukturierten Umgebungen wie der autonomen Navigation.
Ein weiterer Trend ist die zunehmende Vernetzung von Abstandssensoren im Rahmen des Internet of Things (IoT). Durch die Verbindung mit IoT-Plattformen können die Sensoren Daten in Echtzeit bereitstellen, was für Predictive Maintenance, Echtzeit-Überwachung und verbesserte Prozesskontrolle unerlässlich ist.
Die Weiterentwicklungen hinsichtlich Energieeffizienz und Miniaturisierung ermöglichen ihren Einsatz in tragbaren und batteriebetriebenen Geräten sowie in Anwendungen mit begrenzten Platzverhältnissen.
Abstandssensor Innovationen
Abstandssensoren messen präzise die Entfernung zwischen Sensor und des Messobjekts und werden u. a. eingesetzt, um Positionen zu bestimmen, Kollisionen zu vermeiden und Prozesse in der Automatisierung zu optimieren. Wir stellen Ihnen hier die Neuheiten vor.
Neue Sensorklasse vereinfacht Positionieraufgaben erheblich
24.04.2024 | Für präzise und schnelle Positionieraufgaben in der Automatisierung bieten die smarten 2D-Profilsensoren der OX-Serie von Baumer eine innovative Lösung: Diese Sensoren, noch als Geheimtipp gehandelt, stellen eine wirtschaftliche und effiziente Alternative zu traditionellen Smart Vision Sensoren und Multisensorlösungen dar.
Smarte 2D-Profilsensoren eignen sich besonders für Aufgaben, bei denen Werkstücke oder Werkzeuge über spezifische Merkmale wie Kanten, Lücken, oder bestimmte Formen verfügen, die sich mittels Höhenprofil präzise erfassen lassen. Der wesentliche Vorteil dieser Technologie liegt in der schnellen und zuverlässigen Erfassung von Positionsdaten, was zu höherem Durchsatz und gesteigerter Produktivität führt. Im Vergleich zu kontrastbasierten Verfahren ermöglichen diese Sensoren kürzere Zykluszeiten und höhere Objektgeschwindigkeiten.
Ein weiterer bedeutender Vorteil der OX-Serie ist ihre Benutzerfreundlichkeit. Die Sensoren sind über ein intuitives Webinterface leicht zu parametrieren und zu konfigurieren, was eine schnelle Inbetriebnahme ermöglicht. Die integrierte Funktionstoolbox verarbeitet Profildaten direkt im Sensor, wodurch keine aufwendige Nachbearbeitung der Daten erforderlich ist. Zudem wird durch die unabhängige Erfassung von Höhenprofilen die Notwendigkeit einer speziellen Beleuchtung eliminiert, die bei kontrastbasierten Ansätzen oft kritisch ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die smarten 2D-Profilsensoren der OX-Serie von Baumer überall dort eine wirtschaftliche und effektive Lösung bieten, wo Positionieraufgaben durch Auswertung von Höhen- oder Informationen zu den Abständen gelöst werden können. Dies macht sie ideal für Anwendungen wie Kantenerkennung und die Positionierung von Robotern oder Werkzeugen.
Anwendungsbeispiel aus der Robotik
Die hier vorgestellte vollautomatisierte Bestückungsanlage für Galvanikgestelle wurde vom Schweizer Automationsspezialist Roth Technik entwickelt. Roboter bestücken darin die leeren Haken mit Teilen. Dabei sind die ungenauen Galvanikgestelle eine große Herausforderung, weil jedes Exemplar anders ist. Für die neue OX-Serie ist diese Aufgabe kein Problem, wie Ihnen das Video zeigt.
Interferometer zur ultrapräzisen Längen und Winkelmessung
19.01.2024 | Zur hochpräzisen Weg-, Winkel- oder sonstigen Messung der Abstände eignen sich Interferometer hervorragend, da sie auf Basis der Überlagerung von Wellen die Anforderungen an extreme Genauigkeiten beispielsweise in der Fertigungsmesstechnik, Forschung oder Raumfahrt bestens erfüllen. In diesem Artikel stellen wir Ihnen einige Produkt-Neuheiten verschiedener Hersteller vor.
Seilzuggeber, Seilzugsensoren und Seilzug-Wegsensoren
28.03.2022 | Seilzuggeber sind präzise Messinstrumente, die eine zuverlässige und genaue Wegmessung durch ein einfaches, aber effektives Prinzip bieten. Ihre einfache Handhabung und hohe Flexibilität machen sie ideal für den Einsatz in der Industrieautomation, in Fahrzeugsystemen und in der Bautechnik. Entdecken Sie Seilzuggeber, mit denen sie die Genauigkeit und Effizienz in diesen Bereichen verbessern.
Magnetische, konfigurierbare und präzise Winkelsensoren
25.03.2021 | Ein Winkelsensor muss oft auch unter rauen Betriebsbedingungen zuverlässig funktionieren. Diese Sensoren bieten genaue Winkeldaten, die bei Anwendungen in Mobilen Arbeitsmaschinen, Automobiltechnik und Industrieautomation benötigt werden. Entdecken Sie in unserem Artikel, wie Winkelsensoren funktionieren, ihre technologischen Vorteile am Beispiel einiger Anwendungen.
Laser Distanzsensoren für Maschinen und Anlagen
02.02.2021 | Baumer bietet für die Wegmessung, Abstandsmessung und Positionsmessung verschiedenster Objekte diverse Ausführungen an Laser-Distanzsensoren. Das Portfolio der Laser-Abstandssensoren teilt sich in Standard, Perfomance und High Performance Laser Distanzsensor. Nachfolgend präsentieren wir Ihnen die Neuentwicklungen zur Laser Distanzmessung.
Konfokale Sensoren für präzise Abstands- und Dicken-Messung
08.05.2020 | Micro-Epsilon stellt konfokale Sensoren einer neuen Generation vor. Sie eignen sich für die Dickenmessung transparenter Materialien und zur präzisen Abstandsmessung. Die Sensoren Confocal DT IFS 2407-3 und 2404/90-2 erschließen neue Applikationen auf gekrümmten Oberflächen und in beengten Bauräumen bei Serien-Anwendungen. Zusammen mit den Confoca lDT Controllern werden Messraten von bis zu 70 kHz erzielt.
Die Technologie ermöglicht beim Confocal DT IFS2407-3 einen hohen Verkippungswinkel von bis zu ± 30°. Damit werden gekrümmte und strukturierte Oberflächen präzise erfasst. Der große Messbereich beträgt 3 mm, die numerischen Apertur (NA) 0,43 und der hohe Grundabstand 28 mm.Mit dem großen Verkippungswinkel sind diese konfokalen Sensoren für Geometrieprüfungen in Koordinatenmessmaschinen prädestiniert. Auf Oberflächen von Zahnrädern oder Außengewinden erhalten Anwender stabile und hochgenaue Ergebnisse.
Für die exakte Erfassung von Wege, Abstände, Positionen und Dicken in engen Bauräumen wurde der IFS2404/90-2 konzipiert. Er bietet einen Messbereich von 2 mm bei einer Auflösung von 0,040 µm. Der Sensor verfügt über einen Strahlengang von 90°. Die Bauform mit radialem Strahlengang erlaubt die platzsparende Integration mit reduzierter Einbautiefe. Dieser Sensor findet vor allem Einsatz in der Serienanwendung.
Micro-Epsilon bietet für den konfokalen Sensor auch kundenspezifische Ausführungen. Denkbar sind hier andere Bauformen, spezielle Kabellängen, vakuumtaugliche Materialien oder erweiterte Befestigungsoptionen.
IO-Link Sensoren liefern umfangreichste Diagnosedaten
03.02.2020 | Mit den volldigitalen induktiven IO-Link Sensoren Alphaprox von Baumer lassen sich die umfangreichsten Diagnosedaten am Markt generieren. Neben Sensortemperatur, Betriebszeit und Betriebsspannung erfassen die Sensoren auch Boot-Zyklen, Schaltfrequenz und Distanzwerte erfasst.
Diese Informationen können über die IO-Link Schnittstelle bei Bedarf einfach abgerufen und in der Steuerung digital weiterverarbeitet werden. Zudem verfügen die Sensoren über eine Art Gedächtnis.
Häufigkeitsverteilung der Prozess- und Diagnosedaten
Die Histogramm-Funktion der IO-Link Sensoren gestattet es, die Häufigkeitsverteilung der Prozess- und Diagnosedaten über einen relevanten Zeitraum auszuwerten. Für das Condition Monitoring lassen sich Informationen über den Zustand von Geräten, Maschinen und Anlagen sehr einfach sammeln und auswerten. Diese Daten bilden die Grundlage für Predictive Maintenance bzw. vorausschauende Wartung. Durch spezifische Analysen der gesammelten Prozess- und Diagnosedaten lassen sich die Effektivität der Anlagen gezielt erhöhen und Prozesse in den Anwendungen optimieren.
Die induktiven Abstandssensoren Alphaprox liefern primär einen mikrometergenauen digitalen Distanzwert. Mit der der Schaltfrequenz von 1,25 kHz und der Zykluszeit von 0,6 ms sind induktive Sensoren von Baumer die schnellsten am Markt. Dank der umfangreichen Diagnosedaten lassen sich mit der Erfassung der Boot-Zyklen oder der bisherigen Betriebszeit das Sensor Alter sehr genau bestimmen. Dadurch kann der Maschinen Betreiber vorausschauend Rückschlüsse für seine Anwendungen ziehen, wann ein Bauteil auszutauschen oder zu warten ist. Maschinenstillstand im Automatisierungssystem lässt sich so optimal planen.
Die Sensoren verfügen über eine einzigartige Histogramm-Funktion zur Protokollierung von Diagnose- und Prozessdaten. Bei unerwünschten Maschinenzuständen können die Bediener die Fehler einfacher nachvollziehen. Das verkürzt die Fehleranalyse. Auch die Auswertung von Trends ist mit der IO-Link Funktion und Steuerung einfach möglich. Ein Anstieg der Sensortemperatur kann indirekt darauf hindeuten, dass sich eine Maschinenkomponente in Sensornähe zu stark erhitzt oder die unmittelbare Umgebungstemperatur ansteigt. Dies kann eine Vorwarnung auf einen anstehenden Maschinenausfall sein.
Lesetipp: Abstands- und andere optische Sensoren
Neben der Spannungsversorgung und den Temperaturen stehen der Messwert für Distanz und Frequenz zur Auswertung als Histogramm zur Verfügung. Um bei der Inbetriebnahme des Sensors oder bei seinem Austausch die Statistik im Prozess nicht zu verfälschen, lassen sich die Statistiken jederzeit zurücksetzen. Über die benutzerfreundliche Schnittstelle kann jeder Anlagenbauer die Daten für seine Histogramm-Auswertung intuitiv und nach Bedarf auslesen. Das Umrechnen von Einheiten übernimmt der IO-Link Sensor intern und gibt die Werte in der gewünschten Einheit an die Steuerung aus.
Solche induktive Sensoren mit den umfangreichsten Diagnosedaten gibt es bei Baumer in den Grössen 6,5 mm bis M30 mit einem Erfassungsbereich von bis zu 18 mm bei bündiger Montage. Die meisten dieser Diagnosedaten sind zudem bei den Baumer Ultraschallsensoren UR18 und U500 verfügbar.
Präziser Abstands- und Dickenmesser für diverse Oberflächen
13.01.2020 | Höchste Präzision bietet der Abstands- und Dickenmesser „Confocal DT IFS2407-3“ (Bild oben) von Micro-Epsilon bei der Messung von Oberflächen. Dieser konfokale Sensor für Weg- und Dickenmessungen arbeitet bei einem maximalen Verkippungswinkel von ±30 Grad. Daher werden auch auf gekrümmten Flächen stabile Mess-Signale erreicht und hochgenaue Ergebnisse ausgegeben. Die konfokal-chromatischen Sensoren zählen in der optischen Messtechnik zu den anspruchsvollsten Messsystemen.
Sie werden zur präzisen Abstandsmessung auf verschiedene Oberflächen und zur berührungslosen Dickenmessung für transparente Materialien eingesetzt. Modernste Technologie ermöglicht bei dem Dickenmesser den hohen Verkippungswinkel. Dadurch können gekrümmte und strukturierte zuverlässig und präzise erfasst werden.
Der Sensor hat einen großen Messbereich von 3 mm, eine numerische Apertur (NA) von 0,43 und einem hohen Grundabstand von 28 mm. In Verbindung mit dem großen Verkippungswinkel eignen sich diese Sensoren für Geometrieprüfungen in Koordinatenmessmaschinen. Insbesondere auf Oberflächen wie Zahnrädern oder Außengewinden gibt es stabile und hochgenaue Ergebnisse.
Mittels berührungslosem Messprinzips wirkt der Sensor nicht auf das Messobjekt ein. Die Messung erfolgt so verschleißfrei. Dadurch werden die Werte wesentlich schneller erfasst als das mit taktilen Messverfahren gelingt. Zusammen mit den Confocal DT Controllern werden Messraten von bis zu 70 KHz erzielt.
Positionssensor für Mobilhydraulik erfüllt höchste EMV-Forderung
30.09.2019 | Für die Positionserfassung direkt im Druckbereich von Hydraulik- oder Pneumatikzylindern hat Novotechnik die Wegaufnehmer der neuen Baureihe TM1 entwickelt. Sie erfassen Position und Geschwindigkeit bei mobilen Arbeitsmaschinen auch in rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig mit einer Auflösung von 0,1 mm.
Die Nachfolger der Baureihe TIM eignen sich für Messlängen bis 2000 mm und sind optimiert für den Einsatz in Anwendungen mit höchsten EMV-Anforderungen. Sie entsprechen der EN 13309 für Baumaschinen sowie der ISO 14982 für land- und forstwirtschaftliche Maschinen, sind gemäß ISO 11452-2 gegen HF-Felder bis 200 V/m geschützt und übertreffen damit die E1-Anforderungen des Deutschen Kraftfahrtbundesamts. Das Messsignal kann als analoges Strom- oder Spannungssignal oder über Feldbusschnittstellen (CAN open, CAN SAE J1939) ausgegeben werden.
Die IP6K9K Sensoren bieten eine Druckfestigkeit bis 350 bar, Druckspitzen bis 450 bar, eine hohe Temperaturbeständigkeit von -40° bis +105 °C und Dank des berührungslosen, verschleißfreien Messprinzips eine sehr hohe Lebensdauer. Das Steckersystems gestattet ein schnelles Einbauen in geschlossene oder einseitig offene Zylinder ohne Löten, Crimpen oder Schrauben: Der Kontaktträger des M12 Steckverbinders ist bereits an die Signalleitungen des Sensors angeschlossen; er wird durch eine Bohrung im Zylinder nach außen geführt.
Intelligentes Positionsmesssystem für absolutes Linearfeedback
16.07.2019 | Mit der Baureihe BMP hat Balluff einen neuen intelligenten Wegsensor im Programm, der neben dem absoluten Positionssignal für den Hubweg eines Kolbens über IO-Link auch Informationen zum Sensorstatus und zu den aktuellen Umgebungsbedingungen liefern kann. Er überwacht z. B. die Sensor-Temperatur, die Anzahl der Startvorgänge und gibt Warnungen aus, wenn ein einstellbarer Grenzwert überschritten ist.
Ein interner Zähler erfasst permanent die Betriebsstunden über die gesamte Lebensdauer, seit der letzten Wartung und dem letzten Einschalten. So kann ein eventuell notwendiger Austausch fürs nächste Serviceintervall geplant werden.
Die integrierte IO-Link-Schnittstelle bietet zudem Flexibilität; sie ermöglicht durch zeitsparende Parametrierfunktionen beispielsweise schnelle Formatwechsel. Der magnetische und damit berührungslos arbeitende, verschleißfreie Sensor ermittelt kontinuierlich die absolute Position eines Kolbens, ist mit nahezu allen Zylindertypen kompatibel und rasch montiert.
Exakte Ausführung eines definierten Kolbenhubs
Bevorzugte Einsatzbereiche finden sich dort, wo die exakte Ausführung eines definierten Kolbenhubs maßgeblich über die Prozess- und Produktqualität entscheidet, beispielsweise im Montage-, im Handlingbereich und in der Fabrikautomation.
Typische Anwendungsbeispiele für die Magnetfeld-Positionsmesssysteme finden sich bei Fügeprozessen. Wenn es darum geht, Verbundstoffe mit geringstem Aufwand miteinander zu verbinden, ist Ultraschall-Schweißen meist das Mittel der Wahl, z.B. bei der Produktion komplexer Bauteile wie Armaturenbrettern, Instrumententafeln oder Stoßfängern und Scheinwerfern in der Automobilindustrie. Um die Sonotrode für den Fügevorgang exakt zu platzieren, bietet sich der Positionssensor BMP an.
Direkt am Pneumatikzylinder der Vorschubeinheit montiert, überwacht er dessen axiale Bewegung und prüft so kontinuierlich den Kolbenhub. Auf diese Weise wird die Sonotrode bei jeder Bewegung mit einer Genauigkeit von 100 µm immer exakt zugeführt. Durch die absolute Messung ist jederzeit bekannt, wo der Kolben steht. Dies sorgt für Produkte in hoher, reproduzierbarer Güte und stabilisiert den Prozess.
Sensoren für Windkraftanlage und Generator – onshore und offshore
05.02.2019 | Micro-Epsilon bietet ein breites Spektrum an modernen Sensoren für Windkraftanlagen. Für den sicheren Anlagenbetrieb im Prüfstand und im Serieneinsatz onshore und offshore stehen zahlreiche Messverfahren und Sensormodelle zur Verfügung.
Häufige Fragen
Was ist ein Abstandssensor?
Ein Abstandssensor misst die Entfernung oder den Abstand zwischen einem Objekt und dem Sensor. Es gibt verschiedene Bezeichnungen, Typen, und Messprinzipien.
Welche Arten an Abstandssensoren gibt es?
Zu den Abstandssensoren zählen Wegsensoren bzw. Wegaufnehmer, Positionssensoren, Distanzsensoren, Dickenmesser und Entfernungsmesser. Es gibt berührungslos messende und berührende Abstandssensoren. Zu den berührungslos messenden Abstandssensoren zählen Laser-Distanzsensoren, Infrarotsensoren, konfokale Sensoren, kapazitive Sensoren, Radarsensoren, Wirbelstromsensoren, Ultraschallsensoren und Interferometer. Berührende Abstandssensoren sind Seilzuggeber, induktive Weggeber oder magetische Sensoren.
Wo werden Abstandssensoren eingesetzt?
Abstandssensoren finden in zahlreichen Anwendungen Verwendung, darunter in der Automatisierungstechnik, Fahrzeugtechnik, Robotik und in der Sicherheitstechnik. Sie bieten eine präzise und oft berührungslose Möglichkeit, Position, Abstand oder Anwesenheit von Objekten zu erfassen.
Wie kann man sehr kleine Distanzen messen?
Um sehr kleine Distanzen zu messen, werden hochpräzise Sensoren und Messinstrumente verwendet. Verschiedene Methoden werden in Anwendungen wie der Halbleiterfertigung, der Mikroskopie, in der Materialprüfung und in der Präzisionsmaschinenbau eingesetzt, wo Genauigkeit im Mikrometerbereich oder darunter erforderlich ist.Zu den gängigen Methoden gehören:
- Laser-Interferometer nutzen die Interferenz von Laserlicht, um mikroskopisch kleine Abstandsänderungen zu messen. Sie bieten hohe Genauigkeit und Auflösung.
- Kapazitive Sensoren messen Veränderungen in der elektrischen Kapazität, die durch geringe Distanzänderungen verursacht werden. Sie sind für sehr genaue Nahbereichsmessungen geeignet.
- Konfokale Chromatische Sensoren verwenden Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen, um die exakte Position eines Punktes zu bestimmen. Sie sind besonders präzise für Mikrometer-Messungen.
- Optische Mikrometer messen kleine Distanzen durch präzise Lichtstrahl-Techniken.
- Piezoelektrische Sensoren können kleine Bewegungen sehr genau messen, da sie auf Druck reagieren und diesen in ein elektrisches Signal umwandeln.
Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: A. B. Jödden, Baumer, IFM Electronic, Micro-Epsilon, Novotechnik, PIL.
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Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.