重新思考距离测量–首个采用蓝色激光的式传感器

可以看到 wenglor P1PY21x 传感器的主要视觉效果:一个浮动式传感器,在黑暗的房间里发出蓝色的激光。
无与伦比的蓝色激光。 全球首款配备蓝色激光的 ToF 传感器。

长期以来,自动化一直是现代生产环境的核心组成部分。不断上涨的能源价格、稀缺的原材料以及对可持续生产日益增长的需求,都促使企业以数字化方式优化生产流程,提高生产效率。高度发达的测量和传感器技术在其中起到了决定性的作用。 它们为控制生产步骤、确保质量和有针对性地利用资源提供精确的数据。特别是在光学距离测量中,即使是最苛刻的表面,可靠的检测也是稳定工艺的基础。在这方面,工业应用提出了很高的要求:抛光金属、透明塑料或高辐射对象都需要功能强大且具有创新性的传感器。

随着新型 P1PY21x 系列的问世,wenglor sensoric 集团顺应这种创新压力,推出了世界上第一个利用蓝色激光的式传感器。专门开发的 BlueLine 技术扩展了人们熟悉的 wintec 系列,并开辟了全新的应用领域。

能源领域的一个例子说明了这项技术的可能性有多么深远。式传感器可监控颗粒炉的燃烧过程。只有当传感器系统能够精确识别有多少余烬存在时,控制系统才能以最佳方式调节材料的供应。红光传感器在此达到了极限:余烬自身的辐射会与信号重叠,导致测量结果不可靠。而蓝色激光则不易受这种干扰影响,能提供稳定的测量值,并能有效控制燃料消耗,从而降低运营成本和二氧化碳排放量。这个例子只是众多应用领域中的一个;从金属和塑料行业到包装行业,可能的用途多种多样。

Wenglor P1PY21x 系列飞行时间法激光测距传感器安装在工业系统中的照片。
创新与精确的完美结合,使带蓝光的 wintec 成为自动化技术复杂应用的理想解决方案。

蓝色激光作为发光和高反射对象的钥匙

这得益于创新的 BlueLine 技术,该技术基于波长为 445 nm 的激光。wintec 系列中的红光版本以其长距离作用范围给人留下深刻印象,而短波蓝光则能更深入地穿透物体表面,如有机物体,因此它能以确定的方式反射,并能更精确地进行评估。对于在红色至红外线范围内辐射的热发光材料,红色激光光也正好处于干扰范围内。传感器信号被叠加,测量结果可能被伪造。而蓝色激光则远远超出了这些表面固有的热辐射范围。信号保持稳定,不受干扰,即使在需要检测红热工件的金属行业,也能实现可靠的检测。对于深色、闪亮、有机、发光或(半)透明材料,测量结果更加稳定。此外,内置的特殊滤波器还能减少高发射对象的干扰。激光等级 2 可确保在工业环境中安全运行。

带蓝色激光的 wenglor 飞行时间法激光测距传感器持续监测火床高度的颗粒炉示意图。
使用飞行时间法激光测距传感器监测颗粒炉中的微光床。

光斑更大,应用范围更广

不仅是光的颜色,光斑的形状也对光传递时间传感器的性能起着决定性的作用。wenglor 不再使用点状激光,而是采用了线状激光。这使得传感器不仅能探测单个点,还能探测完整的表面区域。该传感器的开发也是以工业领域为实用重点,因为这一特性可提供更加稳定的结果,不会出现测量偏差,尤其是在不平整的表面、有破损、孔洞或网格结构的对象上,这在监测散装货物的填充水平等方面证明是非常有利的。注塑成型的塑料部件或其他颗粒状材料被填充到料仓中,然后单独送入下一个生产步骤。对这些料仓进行连续的填充高度监控,就像对颗粒炉中的发光床高度进行监控一样,对生产过程的顺利进行至关重要。即使在不规则的填充表面或倾斜表面,线性激光器也能提供精确的距离值,而且由于测量范围大,还能检测到不同尺寸和形状的料仓。通过这种方式,可以避免瓶颈,优化控制进料和稳定生产流程。

此外,带蓝光的 wintec 还具有多项智能功能,超越了单纯的距离测量。强度评估是分析反射光强度的基础。这样就可以对生产步骤进行有针对性的监控,并在早期发现质量缺陷。集成的速度测量可记录非接触式运动,不受材料或表面的影响。因此,即使在远距离也能进行无磨损评估。另一个特点是动态台阶检测。它不检测绝对距离,而是对距离的变化做出反应。这意味着,即使在不同的表面上或传感器错位的情况下,也能可靠地检测到对象。

wenglor 作为一种驱动力:成熟技术的新亮点

wenglor 现在推出全球首款带蓝色激光的飞行时间传感器并非偶然,而是长期发展历史的合理延续。近年来,该公司屡次引领飞行时间传感器技术的新潮流:推出当时最小的飞行时间传感器,首次推出用于卫生敏感环境的不锈钢型号,或在该传感器类别中引入 Bluetooth 技术。所有创新的共同点都是紧贴实际需求。它们总是以具体的实际问题为基础,从困难的表面到卫生要求和用户友好性。新一代蓝光产品延续了这一路线,并展示了如何将久经考验的技术与新技术相结合,从而取得进步。其技术基础仍然是动态灵敏度技术,该技术多年来一直是 wintec 系列产品的性能特征。该技术包括发射纳秒级的极短激光脉冲,对脉冲信号进行统计评估,以确定与对象的距离值。这种方法可以保证测量范围达到 100 米,即使在苛刻的条件下,可重复性也可达 3 毫米。此外,带蓝光的 wintec 对高达 100,000 Lux 的外来光线不敏感,因此即使在明亮的环境或强背景辐射下,信号质量也能保持稳定的高水平。

图中并排展示了两个采用飞行时间技术的 wenglor 激光测距传感器,一个使用蓝色激光,一个使用红色激光。
wenglor 久经考验的 wintec 系列产品可提供红光和蓝光激光传感器解决方案。

这意味着 P1PY21x 系列也适用于户外应用。透明物体识别开辟了另一个应用领域。得益于强大的信号处理功能,即使是反射很弱或透明的材料也能被可靠地检测到,例如在包装或食品行业,这就是一个常见的挑战。通过 COM3 的高性能 IO-Link 接口,可在最短的周期内将记录的过程数据传输到控制器,从而优化了其在自动化过程中的应用。由于采用了防护等级为 IP68 的坚固设计,ToF 式传感器特别耐灰尘和液体。即使在零下 40 °C 的极端温度下也能正常工作,这意味着它们能在冷库或高寒地区可靠地工作。

除了计量性能,P1PY21x 系列在用户友好性方面也令人印象深刻。高对比度 OLED 显示屏可直接在设备上进行直观操作。即使在不利的照明条件下或狭窄的安装环境中,显示屏依然清晰易读。菜单导航结构合理,只需几个简单的步骤就能完成所有重要设置。这为调试、维护或更换传感器节省了时间。集成的 Bluetooth 接口提供了更大的灵活性。传感器参数可通过 weCon 应用程序进行无线传输和调整,这使得在安装有许多设备或难以到达的安装位置时的操作更加简便。

图中显示的是带蓝光的 wenglor wintec 激光测距传感器,旁边是一部手机,在手机上可以看到一个带有蓝牙标志的应用程序。
wenglor P1PY21x 系列的实用性给人留下了深刻印象。

经过工业测试,面向未来

P1PY21x 系列集 BlueLine 技术、动态灵敏度和实用操作于一身,已在传统和新型工业应用中得到验证。即使在具有挑战性的表面上,它也能提供精确可靠的结果,对干扰不敏感,并且由于采用了现代接口,易于集成。这使得该式传感器成为从金属工业、塑料加工到包装和食品工业等众多行业的通用工具。与此同时,这一研发成果也体现了 wenglor 多年来的基本原则:创新源于对实际工业问题的认识和技术解决。像 P1PY21x 系列这样的式传感器是实现可持续、资源节约型生产的关键技术。它们能够实现更精确的控制,最大限度地减少浪费,提高能效,从而帮助工业流程适应未来的发展。在资源匮乏和自动化压力日益增大的时代,这些都是决定性因素。由此可见,蓝光在飞行时间技术中的应用标志着一个重要的发展步骤,它使现有的应用更加可靠,利用了新的潜力,并为全新的应用场景创造了空间。

更多信息和技术细节:

作者

Picture of 马克斯-穆斯特曼

马克斯-穆斯特曼

职位名称