Die besten Laserentfernungssensoren für die Robotik: Marken & Auswahlratgeber

Welche Laserdistanzsensoren eignen sich am besten für die Robotik?

Mit der Weiterentwicklung der Industrieautomatisierung, der intelligenten Lagerhaltung und der mobilen Robotik werden Laserdistanzsensoren für die Robotik zu einem wichtigen Bestandteil robotergestützter Erfassungssysteme. AGVs, AMRs, Industrieroboter, Lagerroboter und autonome mobile Plattformen benötigen alle zuverlässige Abstandsinformationen, um die Position von Objekten, Regalen, Wänden, Paletten und anderen Anlagen zu bestimmen.

Wenn Sie nach 'Können Sie Top-Marken für Laserdistanzsensoren für die Robotik empfehlen?' suchen, sind mehrere etablierte Marken für Industriesensoren zu berücksichtigen, darunter SICK, KEYENCE, ifm, OMRON, Pepperl+Fuchs, Baumer und Banner Engineering. Diese Marken konzentrieren sich jedoch nicht auf genau dieselben Anwendungen. Einige Produkte sind für hochpräzise industrielle Messungen konzipiert, während andere besser für die Fernortung, Roboterpositionierung, Objekterkennung oder automatisierte Steuerung geeignet sind.

Anstatt einfach nach der 'Nummer eins' unter den Marken zu suchen, ist es praktischer, einen Roboter-Distanzsensor basierend auf dem erforderlichen Messbereich, der Genauigkeit, der Reaktionszeit, der Störlichtfestigkeit, der Kommunikationsschnittstelle, der IP-Schutzart und der spezifischen Roboteranwendung auszuwählen.

Was ist ein Laserdistanzsensor für die Robotik?

Ein Laserdistanzsensor verwendet Laser- oder laserbasierte optische Messtechnik, um den Abstand zwischen einem Sensor und einem Ziel zu bestimmen. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Näherungssensor kann ein Laserdistanzsensor nicht nur erkennen, ob ein Objekt vorhanden ist, sondern auch kontinuierliche Abstandsinformationen liefern.

Ein typischer Laserdistanzsensor für die Robotik kann für folgende Aufgaben eingesetzt werden:

• Hinderniserkennung für Roboter;

• Fahrwegerkennung für AGVs;

• Autonome Navigation für AMRs;

• Positionierung von Roboterarmen;

• Werkstückpositionserkennung;

• Abstandsmessung zu Regalen;

• Palettenpositionierung;

• Positionierung von Förderanlagen;

• Erkennung von Roboter-Sicherheitszonen;

• Umgebungserfassung für Lagerroboter.

Je nach Ausführung und Messprinzip können industrielle Laserdistanzsensoren Laser-Triangulation, Time-of-Flight (ToF), Phasenmessung oder andere optische Messtechnologien verwenden.

Für Anwendungen, die über kurze Entfernungen hinweg eine extrem hohe Präzision erfordern, können Lasertriangulationssensoren nützlich sein. Für AGVs und AMRs sind jedoch Messbereich, Reaktionszeit, Zielerkennung und Umgebungsbeständigkeit oft gleichermaßen wichtig.

Können Sie Top-Marken für Laserdistanzsensoren für die Robotik empfehlen?

Mehrere große Hersteller von Industriesensoren kommen in Betracht, aber die am besten geeignete Marke hängt von der Anwendung des Roboters und den technischen Anforderungen ab.

1. SICK: Geeignet für Robotik, Logistik und Industrieautomatisierung

SICK ist ein bekannter Hersteller von Industriesensoren, dessen Produktkategorien Lichtschranken, Distanzsensoren, LiDAR und Sicherheitssensoren umfassen.

Für Roboteranwendungen bietet SICK Lösungen, die von der punktförmigen Distanzmessung bis zum zweidimensionalen Laserscanning reichen. Wenn ein Projekt daher einen Roboternavigationssensor, einen industriellen Lasersensor oder ein 2D-LiDAR erfordert, kann SICK in den Auswahlprozess einbezogen werden.

Bei AMR- und AGV-Anwendungen ist es wichtig, zwischen einem herkömmlichen Laserdistanzsensor und einem LiDAR-System, das für das zweidimensionale Umgebungs-Scanning konzipiert ist, zu unterscheiden. Ein Laserdistanzsensor misst im Allgemeinen den Abstand zu einem bestimmten Ziel oder in eine bestimmte Richtung, während ein LiDAR Abstandsinformationen über mehrere Blickwinkel hinweg erfassen kann.

2. KEYENCE: Geeignet für hochpräzise industrielle Messungen

KEYENCE wird in der Industrieautomatisierung und bei Präzisionsmessanwendungen häufig eingesetzt und bietet eine breite Palette an Lasersensoren.

Beispielsweise verwendet die IL-Serie CMOS-basierte Lasermess-Technologie. Verschiedene Modelle decken unterschiedliche Messbereiche ab, einschließlich Anwendungen über mehrere Meter hinweg. Die Modelle der IL-2000 bieten beispielsweise Messbereiche von 1000 bis 3500 mm. (keyence.com)

Dies macht KEYENCE für Anwendungen mit hochpräzisen Laserdistanzsensoren, Laserdurchmesser-Sensoren und Roboterarm-Positionierungsmessungen zu einer Überlegung wert.

Wenn ein Roboter die Position, Höhe oder Größenänderungen von Komponenten erkennen muss, kann ein hochpräziser Lasermesssensor detailliertere Informationen liefern als ein einfacher Näherungssensor.

3. ifm: Geeignet für Industrieautomatisierung und IO-Link-Systeme

ifm bietet eine Reihe von Laserdistanzsensoren, darunter Produkte aus den O1D- und anderen Sensorfamilien.

Einige Laserdistanzsensoren der O1D-Serie können Abstände von bis zu 10 m messen und unterstützen IO-Link. ifm verwendet in seinen Distanzmesslösungen auch PMD-Time-of-Flight-Technologie. Diese Sensoren können Abstandsinformationen liefern und sind zugleich für Anwendungen der Industrieautomatisierung konzipiert. (ifm.com)

Für Robotersysteme, die einen Roboter-Distanzsensor mit SPS, Industrienetzwerken oder Smart-Factory-Systemen verbinden müssen, kann die IO-Link-Kompatibilität ein wichtiger Faktor sein.

Bei AGVs, automatisierten Förderanlagen, Lagersystemen und Roboterarbeitsplätzen kann IO-Link auch die Parametereinstellung, die Geräte-Diagnose und die Datenkommunikation vereinfachen.

4. OMRON: Geeignet für Fabrikautomatisierung und Robotersysteme

OMRON bietet Produkte aus den Bereichen Sensoren, Steuerungen, Maschinenvision und Industrieautomatisierung an.

In einem Robotersystem arbeitet ein Distanzsensor selten als isoliertes Gerät. Er muss häufig mit SPS, Bewegungssteuerungen, Maschinenvisionssystemen und Sicherheitseinrichtungen kommunizieren.

Bei der Auswahl eines Laserdistanzsensors ist es daher sinnvoll, die Kommunikationsschnittstelle, die Kompatibilität mit der Steuerung, die Softwareunterstützung und das gesamte Automatisierungsumfeld zu berücksichtigen, anstatt nur die maximale Messentfernung zu vergleichen.

5. Pepperl+Fuchs: Geeignet für industrielle Umgebungen

Pepperl+Fuchs ist ein weiterer etablierter Anbieter von Industriesensoren und Automatisierungstechnologien. Sein Produktportfolio umfasst Näherungssensoren, Lichtschranken, Distanzmesslösungen und industrielle Kommunikationstechnologien.

Für Roboter, Förderanlagen, automatisierte Produktionslinien und Logistikgeräte müssen Distanzsensoren möglicherweise kontinuierlich in anspruchsvollen Umgebungen arbeiten.

Wichtige Faktoren sind:

• IP-Schutzart;

• Vibrationsfestigkeit;

• Betriebstemperatur;

• Störlichtfestigkeit;

• Zielreflexion;

• Ausgangsschnittstelle;

• Installationsraum.

Diese Faktoren können manchmal wichtiger sein als der angegebene maximale Messbereich.

6. Baumer: Geeignet für hochpräzise und kompakte Roboteranwendungen

Baumer bietet OADM-Laserdistanzsensoren für unterschiedliche Messbereiche und Präzisionsanforderungen an.

Einige OADM-Produkte bieten Messbereiche von mehreren Dutzend bis mehreren Hundert Millimetern und verwenden gepulste rote Laserdioden. Bestimmte Modelle verfügen außerdem über IP67-Schutz. (baumer.com)

Für Roboterendeffektoren, Komponentenpositionierung, Maßprüfung und kompakte Automatisierungsgeräte können diese Arten von Laserdistanzsensoren genaue Abstandsinformationen liefern und dabei nur wenig Installationsraum beanspruchen.

Einige Baumer-Produkte bieten außerdem Kabelkonfigurationen für Anwendungen mit kontinuierlicher Bewegung, die für Roboterarme und andere bewegliche Geräte nützlich sein können. 

7. Banner Engineering: Geeignet für die Mittel- und Fernortung

Banner Engineering bietet mehrere Lasermesslösungen an. Die LTF-Serie ist beispielsweise eine Familie von Time-of-Flight-Lasersensoren für große Entfernungen.

Laut Banner Engineering können LTF-Sensoren Messbereiche von 50 mm bis 24 m abdecken und verfügen über Metallgehäuse mit IP67-Schutz. Die LT3-Serie kann reflektierende Messbereiche von bis zu 50 m abdecken. 

Diese Produkte können daher für Anwendungen mit Laserdistanzsensoren für große Entfernungen, Lagerautomatisierung, AGV-Erkennung und Materialumschlag in Betracht gezogen werden.

Wie werden Laserdistanzsensoren bei AGVs und AMRs eingesetzt?

AGVs und AMRs sind wichtige Anwendungsbereiche für die Laserdistanzmessung.

Herkömmliche AGVs folgen oft vordefinierten Routen, während AMRs Echtzeitinformationen über ihre Umgebung benötigen, um zu navigieren und ihre Wege zu planen. Daher benötigen AMRs in der Regel fortschrittlichere Umgebungs-Erfassungsmöglichkeiten.

Ein an der Vorderseite eines Roboters montierter Distanzsensor kann kontinuierlich Folgendes erkennen:

• Hindernisse;

• Wände;

• Regale;

• Paletten;

• Andere Roboter;

• Menschen;

• Arbeitsbereichsgrenzen.

Wenn beispielsweise ein AMR sich einem Lagerregal nähert, kann ein Laserdistanzsensor den Abstand zwischen dem Roboter und dem Regal messen. Wenn der Roboter durch einen engen Gang fährt, können Abstandsinformationen dabei helfen zu bestimmen, ob auf beiden Seiten ausreichend Platz vorhanden ist.

Ein punktförmiger Laserdistanzsensor liefert jedoch in der Regel nur Abstandsinformationen in eine Richtung. Wenn ein Roboter eine 360-Grad-Umgebungswahrnehmung benötigt, kann ein 2D-LiDAR, 3D-LiDAR, ToF-Kamera oder eine andere Multi-Sensor-Lösung besser geeignet sein.

Was ist der Unterschied zwischen einem Laserdistanzsensor und LiDAR?

Dies ist ein wichtiger Unterschied bei der Auswahl von Sensoren für die Robotik.

Ein Laserdistanzsensor konzentriert sich im Allgemeinen auf die Messung des Abstands zu einem bestimmten Ziel oder in eine bestimmte Richtung. Er eignet sich für Anwendungen wie Positionserkennung, Abstandsmessung und industrielle Inspektion.

LiDAR hingegen scannt in der Regel mehrere Richtungen und erfasst viele Abstandspunkte, um zweidimensionale oder dreidimensionale Umgebungsdaten zu erstellen.

Beispielsweise:

Punktförmiger Laserdistanzsensor:

Sensor → Ziel → Abstandsinformationen

Wird hauptsächlich für Positionserkennung, Abstandsmessung und industrielle Inspektion verwendet.

2D-LiDAR:

Sensor → Multidirektionales Scanning → Mehrere Abstandspunkte → 2D-Umgebungsplan

Geeignet für die Navigation mobiler Roboter, Hindernisvermeidung und Lokalisierung.

3D-LiDAR:

Sensor → 3D-Scanning → 3D-Punktwolke → Räumliches Umgebungsmodell

Geeignet für komplexere Robotik, Lagerautomatisierung, autonome Systeme und dreidimensionale Wahrnehmung.

Bei der Auswahl eines Roboter-Distanzsensors sollte daher zunächst geklärt werden, ob der Roboter 'einen Abstand' messen oder die räumliche Struktur seiner Umgebung erfassen muss.

Welche Parameter sollten Sie bei der Auswahl eines Laserdistanzsensors für Roboter berücksichtigen?

1. Messbereich

Der erste Schritt besteht darin, den vom Roboter tatsächlich benötigten Arbeitsabstand zu bestimmen.

Typische Anwendungen lassen sich wie folgt unterteilen:

• Weniger als 100 mm: Präzisionspositionierung und Maßprüfung;

• 0,1–1 m: Roboterarme und Nahbereichserkennung;

• 1–10 m: Industrieautomatisierung und Robotererkennung;

• 10–50 m: Lager, Logistik und mobile Roboter;

• Mehr als 50 m: Fernmessung, Outdoor-Roboter und spezielle LiDAR-Systeme.

Achten Sie nicht nur auf den angegebenen „maximalen Messbereich“. Der tatsächliche Messabstand kann von der Farbe des Ziels, der Reflexion, dem Einfallswinkel, dem Umgebungslicht und den Umweltbedingungen beeinflusst werden.

2. Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit

Genauigkeit beschreibt, wie nah ein Messwert am tatsächlichen Abstand liegt, während Wiederholgenauigkeit angibt, wie konsistent der Sensor unter den gleichen Bedingungen dasselbe Ergebnis liefert.

Beide sind für die Roboterpositionierung wichtig.

Beispielsweise kann ein Sensor sehr konsistente Messwerte liefern und dennoch einen systematischen Messabweichwert aufweisen. Daher ist es bei der Auswahl eines hochpräzisen Distanzsensors sinnvoll, Genauigkeit, Linearität, Wiederholgenauigkeit, Auflösung und andere relevante Spezifikationen zu prüfen.

3. Reaktionszeit

Mobile Roboter sind ständig in Bewegung.

Wenn ein AMR mit höheren Geschwindigkeiten fährt, kann die Reaktionszeit des Sensors direkt beeinflussen, wie schnell der Roboter auf Hindernisse reagieren kann.

Daher kann ein schnell reagierender Laserdistanzsensor für AGVs, AMRs und Hochgeschwindigkeits-Industrieanlagen wichtig sein.

4. Störlichtfestigkeit

Outdoor-Roboter können direktem Sonnenlicht, stark reflektierenden Oberflächen und wechselnden Lichtverhältnissen ausgesetzt sein.

Die Störlichtfestigkeit des Sensors sollte daher sorgfältig bewertet werden.

In Lagerhallen sind die Lichtverhältnisse in der Regel leichter zu kontrollieren. Outdoor-AGVs, Inspektionsroboter und autonome Fahrzeuge benötigen möglicherweise eine höhere Beständigkeit gegen Sonnenlicht und andere optische Störungen.

5. Kommunikationsschnittstelle

Zu den gängigen Schnittstellen für Industrierobotersensoren gehören:

• IO-Link;

• Ethernet;

• RS-232;

• RS-485;

• CAN;

• Analoger Ausgang;

• Digitaler Ausgang.

Wenn der Sensor mit einer SPS oder einer Industriersteuerung kommunizieren muss, sollten Schnittstellen- und Protokollkompatibilität frühzeitig im Projekt geklärt werden.

Beispielsweise unterstützen einige Laserdistanzsensoren von ifm IO-Link und können Abstandsinformationen direkt an ein Automatisierungssystem übertragen. 

6. IP-Schutzart

Industrieroboter, AGVs und AMRs können in Umgebungen mit Staub, Öl, Feuchtigkeit und Vibrationen eingesetzt werden.

Für diese Anwendungen ist es sinnvoll, Sensoren mit IP65, IP67 oder einer höheren Schutzart in Betracht zu ziehen.

Beispielsweise verwendet die LTF-Serie von Banner Gehäuse mit IP67-Schutz, während einige OADM-Produkte von Baumer ebenfalls IP67 bieten. 

Wie wählt man zwischen Laserdistanzsensoren, ToF-Sensoren und Ultraschallsensoren?

Bei Robotikprojekten müssen Ingenieure häufig Laserdistanzsensoren, Ultraschallsensoren und ToF-Sensoren miteinander vergleichen.

Lasersensoren bieten in der Regel einen schmalen Messstrahl und eine gute Richtungsgenauigkeit, was sie nützlich für die Erkennung bestimmter Ziele macht.

Ultraschallsensoren können ebenfalls in bestimmten Umgebungen und Anwendungen nützlich sein, ihre Richtungscharakteristik und räumliche Auflösung unterscheiden sich jedoch von denen von Lasersensoren.

Ein ToF-Sensor misst den Abstand mithilfe der Ausbreitungszeit oder phasenbezogenen Eigenschaften des Lichts. ToF-Technologie kann für die punktförmige Abstandsmessung eingesetzt werden und sich auch zu ToF-Kameras und 3D-Tiefenerfassungssystemen weiterentwickeln lassen.

Wenn ein Roboter nur den Abstand zu einem Objekt vor ihm erkennen muss, kann ein punktförmiger Laserdistanzsensor ausreichen.

Wenn der Roboter Abstandsinformationen über einen Bereich benötigt, kann ein 2D-LiDAR besser geeignet sein.

Wenn der Roboter detaillierte dreidimensionale Umgebungsdaten benötigt, können Ingenieure 3D-LiDAR, ToF-Kameras, Stereokameras oder Multi-Sensor-Fusion in Betracht ziehen.

Wie sollte man eine Marke für die jeweilige Roboteranwendung auswählen?

Es gibt keine einzelne Marke, die für jede Anwendung der robotergestützten Distanzmessung ideal ist. Ein praktischerer Ansatz besteht darin, die Produkte entsprechend der Anwendung auszuwählen.

Für Industrieroboterarme und Präzisionspositionierung:
Ziehen Sie Hersteller wie KEYENCE und Baumer in Betracht, insbesondere wenn Genauigkeit, Wiederholgenauigkeit, Linearität und Reaktionszeit entscheidend sind. Die IL-Serie von KEYENCE und OADM-Produkte von Baumer bieten Lasermesslösungen für unterschiedliche Messbereiche. 

Für AGVs und AMRs:
Ziehen Sie SICK, ifm, Banner Engineering und andere Hersteller von Industriesensoren in Betracht und klären Sie zugleich, ob die Anwendung tatsächlich ein 2D-LiDAR oder einen anderen Scansensor anstelle eines punktförmigen Laserdistanzsensors erfordert.

Für intelligente Lager- und Logistikroboter:
Berücksichtigen Sie neben dem Messbereich auch, wie Regale, Paletten, dunkle Objekte und reflektierende Materialien die Messstabilität beeinflussen. Langstrecken-ToF-Lasersensoren können für einige Anwendungen geeignet sein.

Für hochpräzise Industrieautomatisierung:
Achten Sie besonders auf Genauigkeit, Wiederholgenauigkeit, Linearität, Auflösung und Temperaturdrift.

Für Outdoor-Roboter:
Bewerten Sie neben dem Messbereich auch die Immunität gegenüber Umgebungslicht, die Schutzart, den Betriebstemperaturbereich und die Zielreflexion.

Benötigen Roboter immer Laserdistanzsensoren?

Nicht unbedingt.

Was ein Roboter wirklich benötigt, sind zuverlässige Umgebungswahrnehmung und Entfernungsinformationen, und es gibt viele Möglichkeiten, diese zu erhalten.

Eine einfache Positionierungsanwendung erfordert möglicherweise nur einen einzigen Laserdistanzsensor. Die grundlegende Hinderniserkennung kann mehrere Entfernungssensoren erfordern. Die autonome Navigation von AMRs kann LiDAR, Kameras oder andere Lokalisationssensoren verwenden. Fortgeschrittenere Robotersysteme können LiDAR, Kameras, ToF-Sensoren und IMUs durch Multi-Sensor-Fusion kombinieren.

Daher ist es besser, bei der Suche nach dem besten Laserdistanzsensor für Robotik zunächst das tatsächliche Problem zu identifizieren, das der Roboter lösen muss, anstatt ein Produkt nur aufgrund des Markenrufs oder des Preises auszuwählen.

für AGV, AMR, Laser-Gabelstapler, Roboter-Outdoor-Navigation VanJee WLR-720 3D-LiDAR 16-Linien Hybrid-Navigation-LiDAR-Sensor

JETZT KAUFEN

Fazit

Für Laserdistanzmesssensoren für Robotik können etablierte Hersteller wie SICK, KEYENCE, ifm, OMRON, Pepperl+Fuchs, Baumer und Banner Engineering für industrielle Projekte in Betracht gezogen werden. Ihre Produktpaletten, Messtechnologien und Anwendungsfokusse unterscheiden sich jedoch.

Einige KEYENCE- und Baumer-Produkte sind für hochpräzise Kurzstreckenmessungen konzipiert, während ifm den Schwerpunkt auf industrielle Automatisierung und IO-Link-Konnektivität legt. Banner Engineering bietet ToF-Laser-Messprodukte mit größerer Reichweite an, während SICK und andere Hersteller umfassendere Lösungen für Robotik-, Logistik- und Laserscan-Anwendungen anbieten. 

Wenn Sie einen Entfernungssensor für einen Roboterarm, AGV, AMR, Lagerroboter oder Industrieroboter auswählen, ist ein praktischer Auswahlprozess die schrittweise Bewertung der Anwendung, des Messbereichs, der Genauigkeit, der Reaktionszeit, der Umgebungsbedingungen, der Kommunikationsschnittstelle und der Installationsanforderungen.

Dieser Ansatz ist im Allgemeinen nützlicher als die einfache Suche nach „Top-Lasersensor-Marken“, da er hilft, den industriellen Laserdistanzsensor zu identifizieren, der tatsächlich zur Betriebsumgebung und zu den Erfassungsanforderungen des Roboters passt.