Laser-Entfernungssensor vs. Laser-Triangulationssensor: Erklärung der Hauptunterschiede

Laser-Entfernungssensor vs. Laser-Triangulationssensor: Die wichtigsten Unterschiede werden erklärt

Sensoren zur Messung kurzer Entfernungen sind für die moderne Industrieautomatisierung unverzichtbar, insbesondere in der Robotik, der Lagerlogistik, der Halbleiterproduktion, der intelligenten Landwirtschaft und der hochpräzisen Fabrikinspektion. Zwei der am häufigsten verwendeten Sensortechnologien in diesem Bereich sind die Laser-Entfernungsmesser und die Laser-Triangulationssensor (auch bekannt als optischer Wegsensor).

Auf den ersten Blick scheinen beide Sensoren für die Erkennung im Nahbereich geeignet zu sein. Allerdings sind ihre Funktionsprinzipien, Messbereich, Genauigkeitsverhalten, Installationsanforderungen, Umweltverträglichkeit und Anwendungseignung sind grundlegend verschieden.

Dieser Artikel bietet einen detaillierten Vergleich auf technischer und anwendungsbezogener Ebene, um Ingenieuren die Entscheidung zu erleichtern, welche Technologie für ihr Projekt am besten geeignet ist.

1. Wie jeder Sensor funktioniert

1.1 Laser-Entfernungsmesser (Phasenverschiebung oder TOF-Messung)

A Laser-Entfernungsmesser verwendet in der Regel Phasenverschiebungsmessung oder Time-of-Flight (TOF) zur Entfernungsmessung.

Arbeitsweise:

1. Der Sensor sendet einen modulierten oder gepulsten Laserstrahl aus.
2. Der reflektierte Strahl kehrt zum Sensor zurück.
3. Das System berechnet die Entfernung aus der Phasendifferenz oder der Rückkehrzeit.

Besondere Stärken:

• Die Entfernungsberechnung hängt nicht von der Linsengeometrie oder der Strahlentriangulation ab.
• Hohe Genauigkeit auch auf mehrere Meter
• Konsistente Leistung unabhängig von Winkel oder Objektfarbe
• Hervorragende Außenstabilität und Lärmresistenz
• Funktioniert gut bei dunklen, rauen oder schwach reflektierenden Zielen

Dies macht die Laser-Entfernungsmesser ideal für industrielle Szenarien, bei denen es auf Stabilität und Zuverlässigkeit ankommt.

1.2 Laser-Triangulationssensor (Optische Geometrieverschiebung)

Ein Triangulationssensor verwendet eine geometrisch-optisches Prinzip.

Arbeitsweise:

1. Ein Laserpunkt wird auf die Zieloberfläche projiziert.
2. Der reflektierte Punkt trifft über eine Linse auf einen CMOS/CCD/PSD-Sensor.
3. Wenn sich der Abstand ändert, verschiebt sich der Lichtpunkt auf dem Detektor.
4. Der Sensor berechnet die Entfernung auf der Grundlage des Verschiebungswinkels.

Besondere Stärken:

• Extrem hohe Auflösung bei sehr geringen Entfernungen
• Hervorragend geeignet für die Erkennung von Verschiebungen im Mikrometerbereich
• Schnelle Reaktionszeit und hohe Empfindlichkeit

Beschränkungen:

• Starke Beeinflussung durch Farbe, Winkel und Reflexionsvermögen der Oberfläche
• Messbereich typischerweise kurz (10-500 mm)
• Schlechte Verwendbarkeit im Freien
• Erfordert sehr stabile Montagebedingungen

Daher eignen sich Triangulationssensoren besser für Labor- und kontrollierte Produktionsumgebungen.

2. Messbereich & Leistungsvergleich

Die Laser-Entfernungsmesser dominiert, wenn die erforderliche Reichweite über 0,5 m liegt oder wenn die Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen wichtig ist.

3. Genauigkeit, Stabilität und Umweltbeständigkeit

3.1 Laser-Entfernungsmesser

Genauigkeit: typischerweise ±1 mm
Frequenz: je nach Modell bis zu 30-100 Hz

Vorteile:

• Stabil in Innen- und Außenbereichen
• Beständig gegen Sonnenlicht, Staub, Nebel, schwache Reflexion
• Minimale Drift aufgrund von Winkeländerungen
• Funktioniert auf Metallen, Kunststoffen, Stoffen, Holz, usw.
• Ideal für bewegte Objekte

Das macht ihn zur ersten Wahl für Industrieautomatisierung, Robotik, AGV-Navigation, Verpackungsmaschinen, Sortiersysteme und Sicherheitserkennung.

3.2 Laser-Triangulationssensor

Genauigkeit: extrem hohe Genauigkeit auf kurze Distanz (Mikrometerbereich)
Frequenz: oft 1-2 kHz, gut für subtile Vibrationserkennung

Beschränkungen:

• Äußerst empfindlich gegenüber Vibrationen bei der Installation
• Lichtfleck leicht verzerrt auf glänzenden/schwarzen Oberflächen
• Kann mit starkem Umgebungslicht nicht umgehen
• Begrenzte maximale Reichweite

Am besten geeignet für:

• Inspektion von Halbleitern
• Messung der Oberflächenhöhe
• Präzise Montage
• Laborverschiebungstests

4. Eignung der Anwendung

Laser-Entfernungsmesser - Ideal für:

• AGV & AMR Navigation und Antikollision
• Positionierung des Roboterarms
• Lagerautomatisierung / Gabelstaplererfassung
• Erkennung des Materialstands
• Intelligente Landmaschinen
• Kompakte Outdoor-Ausrüstung
• Abstandsrückmeldung für Industriemaschinen

Durch seine Langlebigkeit und seinen Messbereich ist er ideal für den Einsatz in der Praxis.

Triangulationssensor - Ideal für:

• Mikro-Verschiebungsmessung
• Elektronik-Montagelinien
• Analyse der Ebenheit und Dicke der Oberfläche
• Erkennung kleiner mechanischer Bewegungen
• Hochpräzise Inspektion in sauberen Umgebungen

Die Triangulation ist unübertroffen in der Genauigkeit im Ultrakurzstreckenbereich, aber nicht in der Praktikabilität.

5. Zusammenfassung: Welche sollten Sie wählen?

Wenn Ihr Projekt dies erfordert:
Messung im Nahbereich (0,1-80 m)
Stabilität im Freien
Dunkel-Objekt-Erkennung
Robustheit und Flexibilität

Wenn Ihr Projekt dies erfordert:
Sub-Millimeter-Oberflächeninspektion
Erkennung im extremen Nahbereich (<500 mm)
Kontrollierte Beleuchtung und stabile Befestigung

Für die meisten industriellen Anwendungen - insbesondere Robotik, Automatisierung und FTS-Systeme - gilt
die Laser-Distanzmesssensor​ bietet überlegene Effizienz, Zuverlässigkeit und langfristige Leistung.