Definition

Lasermessköpfe sind optische Sensoren zur berührungslosen Messung von Abständen mit Hilfe von Laserlicht in kleineren und mittleren Abständen mit hoher Genauigkeit, die den Anforderungen an Messmittel entsprechen. Der Laserstrahl wird nach dem Triangulationsprinzip entweder punktförmig zur 1D-Abstandsmessung oder bei Lichtschnittsensoren als Lichtlinie für eine 2D-Profilmessung projiziert. Durch eine zusätzliche Scanbewegung relativ zum Messobjekt werden 2D-Sensoren auch zur 3D-Erfassung benutzt. Sensoren mit rotationssymmetrischer Triangulation messen nach dem gleichen Prinzip auf einen festen Messpunkt im Mittelpunkt der Sensorachse. Lasermessköpfe werden für Messaufgaben eingesetzt und sind mit Standardschnittstellen für den Einsatz an Koordinatenmessgeräten ausgerüstet.

Funktionsprinzip

Ein Lasermesskopf ist stets aus der Laserquelle, einer Empfängeroptik und dem Empfängerchip als Zeilen- oder Flächensensor aufgebaut. 
Zur 1D-Messung wird der Laserstrahl punktförmig auf das Messobjekt projiziert und das zurückgestreute Licht unter einem schrägen Betrachtungswinkel durch die Empfängeroptik auf dem Empfängerchip abgebildet. Bei der rotationssymmetrischen Triangulation wird im Gegensatz zum einfachen Triangulationsverfahren der vom Messobjekt reflektierte Laserstrahl nicht nur von einer seitlich angeordneten Linse erfasst und ausgewertet, sondern das reflektierte Licht wird kegelförmig mit einer Linsenanordnung rings um den Sendestrahl herum auf mehrere Empfänger geleitet. Über die Position des Lichtflecks auf den Empfängerchips kann die Auswerteelektronik den Abstand des Objekts zum Sensor berechnen, Durch diese Anordnung wird der Einfluss der Reflexionseigenschaften des Objekts und von Abschattungseffekten weitgehend minimiert. Die Auswerteeinheit ist entweder bereits im Messkopf integriert oder der Sensor muss an eine externe Auswerteeinheit angeschlossen werden.
Beim Lichtschnittverfahren zur 2D-Erfassung wird mit Hilfe einer strahlaufweitenden Optik eine Lichtlinie unter einem definierten Winkel auf das Messobjekt projiziert. Die reflektierte Lichtlinie wird auf dem Empfänger-Array als Kontur abgebildet, die dem zweidimensionalen Höhenprofil des Messobjekts entspricht. Die 3D-Erfassung wird durch eine Verfahrbewegung des Sensors oder des Messobjekts möglich, indem mit Hilfe einer zusätzlichen Wegerfassung die komplette Oberfläche Stück für Stück abgescannt und ein dreidimensionaler Koordinatendatensatz errechnet wird.

Einsatzbereich

Lasermessköpfe werden zur berührungslosen Abstandsmessung für typische Messgenauigkeiten bis in den Mikrometerbereich und für kleinere und mittlere Messabstände eingesetzt. Es lassen sich sowohl stehende als auch schnell bewegte Objekte unabhängig von Werkstoff, Farbe und Oberflächen vermessen. Lasermessköpfe sind grundsätzlich universell einsetzbar und dienen zum Einsatz an Lasermessmaschinen. 2D-Scanner finden als Messköpfe zur 3D-Messung an Koordinatenmessgeräten, Messarmen und Messrobotern Einsatz. Aufgaben sind die geometrische Kontrolle von Grobgestaltabweichungen sowie die zwei- und dreidimensionale Geometrieerfassung von Modellen in der Koordinatenmesstechnik.