Laser-Abstandsensoren

Laser distance sensors

Datenblatt 45.1098deData-sheet 45.1098de

2

VerstärkergehäuseAmplifier housing

LEDs

AN IN MB SO SU

mm

Laser-Abstandsensoren derBaureihe LAA... zeichnen sichdurch eine hohe Meßgenauig-keit und Meßfrequenz aus. DieLaser-Abstandsensoren LAA..arbeiten nach dem Triangula-tionsprinzip. Sender undEmpfänger sind in einemrobusten Metallgehäuse unterge-bracht. Es wird der Abstand vomSensor zu einer Oberflächegemessen. Der Meßbereichbeträgt von ± 1 mm bis zu ± 50mm bei einem Mittenabstandvon 20 mm bis zu 200 mm.

Meßprinzip

Das Meßprinzip ist in Bild 1dargestellt. Das Meßobjekt wirdvon einer Laserdiode bestrahlt.Ein Teil der rückgestreutenStrahlung wird mit Hilfe einerEmpfangsoptik auf einenpositionsempfindlichen Photo-empfänger gerichtet.In Abhängigkeit vom Meß-abstand ändert sich derEmpfangswinkel, wodurchunterschiedliche Positionen desEmpfängers bestrahlt werden.

Sende-, Empfangs- undSignalverarbeitungselektronik

Transmitting, receivingand signal processing circuitry

StromversorgungPower supply

SignalausgangSignal output

Positionsempfindl. DetektorPosition sensitive detector

EmpfängeroptikReceiver optics

EmpfangswinkelReception angle

EmpfangsstrahlReception beam

MeßobjektMeasuring object

Sender mit OptikTransmitter with optics

SendestrahlTransmissionbeam

MeßbereichMeasuringrange

BasisabstandBase distance

Mitten-abstandCenter

distance

Bild 1: MeßprinzipFig. 1: Measuring principle

Allgemeine Beschreibung General description

Dadurch werden abstands-proportionale Ströme erzeugt.

Anwendung

Der Sensorkopf wird im jeweili-gen Mittenabstand (siehe techn.Daten) zum Objekt montiert. AmAnalogausgang stellt sich danneine Spannung von 5 Volt ein.Wird der Abstand zum Meß-objekt vergrößert, so steigt dieAusgangsspannung bis max. 10Volt an. Wird der Abstandverkleinert, so sinkt die Span-nung bis min. 0 Volt ab. Somiterhält man ein abstands-proportionales Meßsignal.Im Analogspannungsbereich5...10 Volt kann mit demPotentiometer SO ein Schalt-signal, z.B. als Grenzwert,eingestellt werden.Entsprechend kann im Analog-spannungsbereich 5...0 Volt mitdem Potentiometer SU einweiteres Schaltsignal eingestelltwerden.Parallel zum Spannungsausgang(0...10 V) wird ein Stromausgang(4...20 mA) zur Verfügunggestellt.

Laser distance sensors of theseries LAA... distinguishthemselves by a high switchingaccuracy and operatingfrequency. The laser distancesensors LAA... are based on thetriangulation principle.Transmitter and receiver areaccomodated in a sturdy metalhousing. The distance betweensensor and target is measured.The measuring range is from± 1 mm up to ± 50 mm at acenter distance from 20 mm upto 200 mm.

Measuring principle

The measuring principle isshown in Fig. 1. The measuringobject is irradiated by a laserdiode. A portion of the scat-tered-back radiation is fixed toa position-sensitive photoreceiver by means of a recep-tion optics. The reception anglewill change dependently on themeasuring distance by whichdifferent positions of thereceiver are irradiated.

By this distance proportionalcurrents will be generated.

Application

The sensor head is mounted inthe respective center distance.On the analogue output, avoltage of 5 volts will establish.If the distance to the measuringobject is increased, the outputvoltage will rise up to 10 volts.If the distance is decreased, thevoltage will drop down tominimum 0 volts. By this oneobtains a measuring signalproportional to distance.In the analogue voltage range5...10 volts a switching signal,for instance a limiting value,can be adjusted by potentio-meter SO.Correspondingly, in the ana-logue voltage range 5...0 voltsa further switching signal canbe adjusted by potentio-meter SU.A current output (4...20 mA) isplaced at disposal in parallel tothe voltage output (0...10 V).

Vorsicht!Laserstrahl!

Nicht in den Strahl blicken.Unfallverhütungsvorschriften undLaserschutzklasse beachten.

Der Einsatz dieser Geräte mußdurch Fachpersonal erfolgen.Die Geräte sind nicht zulässigfür Anwendungen, bei denendie Sicherheit von Personen vonder Gerätefunktion abhängig ist.

Caution!Laser beam!

Don’t look into the beam.Pay attention to accident preven-tion rules and laser protection class.

These instruments shall exclus-ively be used by qualified person-nel. The instruments are not tobe used for applications where thesafety of persons is dependenton the function of the instruments.

Alle technischen Angabenbeziehen sich auf den Stand10/98, Änderungen bleibenvorbehalten. Da Irrtümer undDruckfehler nicht auszuschließensind, gilt für alle Angaben„ohne Gewähr“.Bestellungen werden nur zuunseren „Allgemeinen Geschäfts-bedingungen“ ausgeführt.

All technical specifications referto the state of the art 10/98,they are subject to modifications.As typographical and othererrors cannot be excluded, alldata are given „withoutengagement“.Orders shall be executed onlysubject to our „GeneralConditions of Export“.

Laser-Abstandsensoren Laser distance sensors

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Kompakte BauformMetallgehäuseEinfache MontageBerührungslose MessungTriangulationsprinzipHohe MeßgenauigkeitHohe MeßfrequenzStrom- und Spannungs-ausgangGrenzwerte einstellbarSchutzart IP 65

Laser-Abstandsensoren LAA...Laser distance sensors Mittenabstand / Center distance 20 mm

Meßbereich / Measuring range ±1 mm

pnp

pnp

pnp

V

mA

5

4

1

6

2

7

3

IntensitätIntensity

Oberer GrenzwertUpper limit

Unterer GrenzwertLower limit

GY

GN

WH

PK

YE

BU

BN

AnschlußschemaConnection diagram

GY = grau/grey PK = rosa/pink BU = blau/blueGN = grün/green YE = gelb/gellow BN = braun/brownWH = weiß/white

mm

Compact designMetal housingEasy to installTouchless measurementTriangulation principleHigh measuring accuracyHigh measuring frequencyCurrent and voltageoutputAdjustable limitsProtection class IP 65

Technische Daten bei + 20°C, 24 V DC Technical data at 20°C, 24 V DC

Bezug weißes Papier, nach min. reference white paper, after min.

2 Minuten Betriebsdauer des Sensors 2 minutes sensor operation time

Mittenabstand (siehe Bild 1) Center distance (see fig. 1) 20 mm

Meßbereich Measuring range ± 1 mm

Analogausgang Analogue output 0...10 V / 4...20 mA

Meßempfindlichkeit Measuring sensitivity 5 V / mm, 8 mA / mm

Meßfleckabmessung Measuring spot dimensions < 0,5 x 0,2 mm

Ausgangsfolgefrequenz, umschaltbar Output sequence frequency, switchable 10 Hz, 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz

Linearitätsabweichung Linearity tolerance < 2 %

Meßrauschen eff. bei 1 kHz Measuring noise eff. at 1 kHz < 2 mV, < 4 µA

Reproduzierbarkeit Reproducibility 2 µm

Betriebsspannung Service voltage 18...35 V DC

Restwelligkeit Residual ripple < 10 %

Eigenstromaufnahme Internal power consumption < 200 mA

Schaltausgänge Switching outputs pnp, 500 mA

Laserwellenlänge Laser wave length 670 nm

Laserschutzklasse (EN 60 825) Laser protection class (EN 60 825) 2

Umgebungstemperatur Ambient temperature 0...+ 45°C

Schutzart Protection class IP 65

Isolationsspannungsfestigkeit Insulation voltage endurance 200 V

Fremdlichtsicherheit Insensitivity to parasitic light 3 kLux

Bestellbezeichnung Model LAA - 20 - 2 - 670 - 1000

4

50 mm 100 mm 200 mm

± 5 mm ± 10 mm ± 50 mm

0...10 V / 4...20 mA 0...10 V / 4...20 mA 0...10 V / 4...20 mA

1 V / mm, 1,6 mA / mm 0,5 V / mm, 0,8 mA / mm 0,1 V / mm, 0,16 mA / mm

< 1 x 0,5 mm < 1 x 0,5 mm < 4 x 1 mm

10 Hz, 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz 10 Hz, 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz 10 Hz, 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz

< 2 % < 2 % < 2 %

< 5 mV, < 10 µA < 10 mV, < 20 µA < 10 mV, < 20 µA

10 µm 20 µm 100 µm

18...35 V DC 18...35 V DC 18...35 V DC

< 10 % < 10 % < 10 %

< 200 mA < 200 mA < 200 mA

pnp, 500 mA pnp, 500 mA pnp, 500 mA

670 nm 670 nm 670 nm

2 2 3B

0...+ 45°C 0...+ 45°C 0...+ 45°C

IP 65 IP 65 IP 65

200 V 200 V 200 V

3 kLux 3 kLux 3 kLux

LAA - 50 - 10 - 670 - 1000 LAA - 100 - 20 - 670 - 1000 LAA - 200 - 100 - 670 - 1000

Mittenabstand/Center distance 50 mmMeßbereich / Measuring range ±5 mm

Mittenabstand/Center distance 200 mmMeßbereich / Measuring range ±50 mm

Mittenabstand/Center distance 100 mmMeßbereich / Measuring range ±10 mm

mm mm mm

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LED-Anzeige

Betriebsanzeige AN LED grünIntensität IN LED grünObjekt im Meßbereich MB LED gelbSchaltanzeige oberer Grenzwert SO LED gelbSchaltanzeige unterer Grenzwert SU LED gelb

Programmierschalter

Im Verstärkergehäusebefinden sich Programmier-schalter für die Ausgangs-folgefrequenz. Diese Schaltersollten entsprechend dernotwendigen Meßgeschwin-digkeit eingestellt werden.Bei einer Ausgangsfolge-frequenz von 10 kHz steigtdas Rauschen des Analog-signales an und beeinflußtdas Meßergebnis.

AusgangsfolgefrequenzFrequency of output sequence

Bild 2: Oberflächenabhängige EffekteFig. 2: Surface dependent effects

A Hier ist einmal die Total-reflexion des Meßstrahles

an einer spiegelnden Oberflä-che dargestellt, wie sie z.B.bei verchromten Teilen oderSpiegeln auftritt.

B Der Idealfall der diffusenRemission, bei welcher

vom Auftreffpunkt in alleRichtungen gleichmäßig Lichtremittiert wird, ist seltenanzutreffen. Er wird amehesten bei feinmattenweißen Oberflächen erreicht.

OberflächenabhängigeEffekte

Durch die unterschiedlicheBeschaffenheit der Oberflächeder zu messenden Objektesind verschiedene Rand-bedingungen zu beachten.

Wie Bild 2 zeigt, sind imPrinzip vier verschiedeneOberflächentypen mitbeliebig vielen Zwischenstu-fen anzutreffen.

Laser-Abstandsensoren LAA...Laser distance sensors

ON

ON

100 Hz

10 kHz

ON

ON

10 Hz

1 kHz

Programming switches

In the amplifier housing,there are programmingswitches for the frequency ofoutput sequence. Theseswitches should be adjustedcorrespondingly to thenecessary measuring speed.At a frequency of outputsequence of 10 kHz, noise ofanalogue signal will increaseand affect the measuringresult.

LED display

Operation display AN LED greenIntensity IN LED greenObject in measuring area MB LED yellowSwitching display upper limit SO LED yellowSwitching display lower limit SU LED yellow

Surface dependenteffects

Due to the different surfacestate of the objects tomeasure attention must bepaid to various marginalconditions.

As Fig. 2 shows, in principlefour different types of surfacewith any number of inter-mediate steps may be en-countered.

A Here, for instance, thetotal reflection of the

measuring beam at a reflec-ting surface is shown, as itoccurs, e. g., on cromiumpla-ted parts or mirrors.

B The ideal case of diffuseremission, at which light

is remitted equally from thehitting point into all direc-tions, is encountered rarely. Itis reached at soonest on fine-mat surfaces.

A TotalreflexionTotal reflection B Ideale diffuse Remission

Ideal diffuse remission C „Normalfall“„Normal case“ D Eindringen des Strahls

in das MaterialEntering of the beamin material

C Der Normalfall ist eineMischung aus diesen

beiden Fällen, wobei einGroßteil des eingebrachtenLichtes in der Achse derdirekten Reflexion abgestrahltwird, während ein weitererTeil diffus remittiert wird.

D Ein bei Kunststoffenhäufig anzutreffender

Spezialfall ist das Eindringenin das zu messende Material.Damit ist der am Sensorabgebildete Lichtpunkt umden Betrag der Eindringtiefeerweitert, so daß die Meßge-nauigkeit beeinflußt wird. ZurKompensation können pereinmaliger VergleichsmessungKorrekturfaktoren festgelegtwerden.

C The normal case is a mixof both these cases, in

which a big part of theincoming light is radiated outin the axis of direct reflection,whereas a further part isremitted diffusely.

D A special case oftenencountered at plastics

is the entering in the materialto be measured. By this thelight spot depicted at thesensor is enlarged by theamount of the enteringdepth, so that the measuringaccuracy will be affected.For compensation, conversionconstants may be determinedby a single comparisonmeasurement.

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Delivery program

Through beam sensorsRetro reflective sensorsDiffuse reflective sensorsLight curtainsLaser through beam sensorsLaser distance sensorsFibre-optic cables/-amplifiersFork light barriersFrame light barriersRing light barriersColour detection sensorsInductive and capacitiveproximity switchesInductive ring sensorsLabel sensorsUltrasonic sensorsLevel sensors

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