KEYENCE LR-TB5000 Lasersensor

Der KEYENCE LR-TB5000 ist ein TOF-Entfernungslaser mit integriertem Verstärker Sensor der KEYENCE LR-T-Serie. Es handelt sich um ein diffus-reflektierendes Modell für die Fernerkennung, Ausgestattet mit einem geraden Standardkabel und klassifiziert als Laserklasse 2. Übernahme des Time-of-Flight-Messprinzips, Es liefert eine stabile Entfernungsmessung und Erkennung der Anwesenheit von Objekten im Bereich von 60 mm bis 5000 mm. Seine Leistung wird durch die Farbe kaum beeinflusst, Material oder Oberflächenwinkel der Ziele. Mit hoher Schutzart IP65/IP67, Es wird häufig in komplexen Arbeitsbedingungen eingesetzt, beispielsweise in Produktionslinien für die industrielle Automatisierung, Logistik & Lager- und Baumaschinen. Es ist eine gängige Wahl für die Erkennung über große Entfernungen und mit hoher Zuverlässigkeit an Industriestandorten.

1. Aufschlüsselung des Modellcodes

Modell: LR-TB5000

Ergänzende Regeln für Suffixe derselben Serie: Das Suffix „C“ steht für den M12-Steckertyp; Das Suffix „CL“ steht für M12-Stecker mit Low-Power-Laserklasse 1.

2. Grundlegende technische Spezifikationen

2.1 Erkennungsleistung

2.2 Elektrische Eigenschaften

2.3 Umweltfreundlich & Physikalische Parameter

3. Modellübergreifender Vergleich innerhalb der Serie

4. Pin-Belegung für Kabelversion

Der LR-TB5000 ist mit einem mehradrigen geraden Kabel ausgestattet. Die Standarddrahtdefinitionen lauten wie folgt:

Notiz: Die Pin-Definition unterscheidet sich bei 8-adrigen Verlängerungskabeln. Analogausgang und externer Eingang können nicht gleichzeitig verwendet werden; Schaltfunktion über Menüeinstellungen.

5. Typische Anwendungen
6. Logistik & Lagerung: Belegungserkennung für automatisierte Lagerstandorte, Hindernisvermessung für AGVs, Bestätigung der Produktanwesenheit auf Sortierlinien. Die Langstreckenfähigkeit eignet sich für großflächige Lagerflächen.
7. Automobilbau: Arbeitsplatzpositionierung auf Karosserie-Förderlinien, Erkennung von Werkzeugvorrichtungen, Positionsbeurteilung für große Stanzteile. Ölbeständigkeit und Umgebungslichtbeständigkeit passen sich rauen Werkstattbedingungen an.
8. Baumaschinen: Höhenbegrenzung für Hebebühnen, Positionserkennung für mechanische Arme, Höhenmessung von Materialhaufen. Große Temperaturtoleranz und hoher Schutzgrad eignen sich für raue Umgebungen im Freien.
9. 3C & Verpackungsindustrie: Stückzählung in der Produktionslinie, Erkennung von Rollenmaterialresten, Höhenkontrolle von verpackten Gütern. Das kompakte Gehäuse passt in enge Einbauräume.
10. Intelligente Ausrüstung: Werkstückpositionierung auf Kreisförderern, Hubsteuerung für Hebevorrichtungen, Objekterkennung an mehreren Stationen. Unterstützt die störungsfreie Vernetzung mehrerer Sensoren.
11. Fehlerbehebungsmatrix

7. Verbotene Operationen & Sicherheitsregeln
8. Lasersicherheit: Schauen Sie niemals direkt in den Lasersender und richten Sie den Laserstrahl niemals auf menschliche Augen. Langfristiges Engagement in der Klasse 2 Der Laser kann zu Augenschäden führen.
9. Umweltanforderungen: Nicht in explosionsfähiger Gasatmosphäre verwenden. Tauchen Sie das Gerät nicht für längere Zeit in Flüssigkeiten. IP67 dient nur zum vorübergehenden Schutz vor Spritzwasser und Staub.
10. Elektrische Anforderungen: Legen Sie keine Spannung über 12~24 VDC an. Schließen Sie den Schaltausgang nicht direkt an die Wechselstromversorgung an. Vermeiden Sie eine gemeinsame Verkabelung mit Stromkabeln, um elektromagnetische Störungen zu vermeiden.
11. Installationsanforderungen: Montieren Sie das Gerät nicht in Bereichen mit Vibrationen oder Stößen, die die Spezifikationen überschreiten. Blockieren Sie nicht die Linse oder die Wärmeableitungsstruktur. Bringen Sie keine Aufkleber oder Abdeckungen auf dem Objektiv an.

Erkennungsprinzip des diffusen Reflexionssensors KEYENCE LR-TB5000

Der LR-TB5000 ist ein diffus-reflektierender gepulster Time-of-Flight (TOF) Lasersensor. Sein Erkennungsprinzip besteht aus zwei Kernteilen: die diffus-reflektierende optische Pfadstruktur (bestimmt die Lichtausbreitung und den Erkennungsmodus) und der gepulste TOF-Entfernungsalgorithmus (Kernlogik für die Entfernungsberechnung). Das kombinierte Design ermöglicht eine stabile Erkennung über große Entfernungen ohne Reflektor, mit minimalem Einfluss der Zieleigenschaften.

7.1 Arbeitsmechanismus des diffus-reflektierenden optischen Pfades

Dieser integrierte Sensor verfügt über ein kombiniertes Sender- und Empfängerdesign. Der Arbeitsprozess ist wie folgt:

1. Der interne Lasersender sendet kollimierte rote Laserimpulse nach vorne durch die Linse.
2. Wenn der Laser auf die Zieloberfläche trifft, Licht wird in alle Richtungen gestreut (diffuse Reflexion) aufgrund der rauen Oberfläche der meisten industriellen Werkstücke.
3. Ein Teil des Streulichts wandert auf dem ursprünglichen Weg zurück, gelangt in die Empfangslinse und wird vom internen fotoelektrischen Empfänger erfasst.

Wesentlicher Unterschied zu herkömmlichen diffusen fotoelektrischen Sensoren:

Herkömmliche diffuse Sensoren beurteilen die Anwesenheit von Objekten anhand der empfangenen Lichtintensität. Bei dunklen absorbierenden Objekten schlägt die Erkennung leicht fehl, Hochglanzspiegel oder weit entfernte Ziele aufgrund unzureichender oder übermäßiger Lichtrückstrahlung.

Der LR-TB5000 berechnet die Entfernung ausschließlich auf der Grundlage des Zeitsignals des reflektierten Lichts. Es funktioniert normal, solange das Rücklicht den Mindestschwellenwert zum Auslösen des Timings erreicht, Es bleibt also nahezu unbeeinflusst von der Zielfarbe, Material und Oberflächenwinkel.

7.2 Kernprinzip der gepulsten TOF-Entfernung

TOF (Flugzeit) ist die Kerntechnologie. Es berechnet die absolute Entfernung, indem es die Hin- und Rücklaufzeit des Laserstrahls zwischen Sensor und Ziel misst.

Formel:

$$ d = \frac{c \times \Delta t}{2} $$

$d$: Tatsächlicher Abstand zwischen Sensor und Ziel

$c$: Lichtgeschwindigkeit in Luft (ca. $3\times10^8\ \text{MS}$)

$\Delta t$: Umlaufzeit des Laserpulses von der Aussendung bis zum Empfang

Geteilt durch 2: Der Laser bewegt sich auf einer kreisförmigen Bahn (Emission → Reflexion → Empfang)

Arbeitsablauf:

1. Die Treiberschaltung steuert die Laserdiode so, dass sie schmale Impulse im Nanosekundenbereich aussendet, In der Zwischenzeit beginnt die Hochgeschwindigkeits-Zeitschaltung zu zählen.
2. Der reflektierte Laser wird durch eine hochempfindliche Fotodiode in ein elektrisches Signal umgewandelt, wodurch der Zeitschaltkreis gestoppt wird.
3. Die eingebaute MCU verarbeitet Zeitdifferenzdaten mit Temperaturkompensation und Umgebungslichtkorrektur, Anschließend werden die Daten in Echtzeit-Entfernungswerte umgewandelt.
4. Der berechnete Abstand wird mit dem voreingestellten Schwellenwert und dem Erkennungsfenster verglichen. Der Sensor gibt entsprechende Schalt-/Analogsignale aus, und rohe Entfernungsdaten können über IO-Link übertragen werden.

7.3 Wichtige technische Optimierungen

Um eine stabile 5-Meter-Diffuserkennung unter Einhaltung der Klasse zu erreichen 2 Lasersicherheitsstandards, Der Sensor verfügt über mehrere optimierte Designs:

1. Schmaler Puls & Laser mit hoher Spitzenleistung

Die Nanosekunden-Antriebstechnologie mit ultraschmalen Impulsen liefert eine hohe Momentanleistung und eine niedrige Durchschnittsleistung. Es trifft auf Klasse 2 Erfüllt die Anforderungen an die Augensicherheit und sorgt dafür, dass das Signal auch bei schwachem, über große Entfernungen reflektiertem Licht erkennbar ist.

2. Empfangsschaltung mit hohem SNR

Ausgestattet mit einem optischen Bandpassfilter und einem speziellen Signalverarbeitungschip, es reagiert nur auf abgestimmte Laserimpulse. Es unterdrückt effektiv Störungen durch Glühlampenlicht und Tageslicht, und arbeitet stabil unter Umgebungslicht bis zu 100,000 Lux.

3. Algorithmus zur Kompensation der Temperaturdrift

Der eingebaute Temperatursensor korrigiert Abweichungen, die durch Temperaturänderungen in der Lichtgeschwindigkeit und im Zeitschaltkreis verursacht werden, Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Erkennungsgenauigkeit innerhalb von -20 bis 55 °C.

4. Gegenseitige Störunterdrückung

Wenn mehrere Sensoren nahe beieinander installiert sind, Aktivieren Sie die Interferenzverhinderungsfunktion. Die Laserimpulse werden automatisch gestaffelt, um eine Fehleinschätzung der Signale zu vermeiden. Bis zu 4 Sensoren können in einer Gruppe arbeiten.

7.4 Anwendungsgrenzen der diffusen Reflexionsdetektion

Einschränkungen aufgrund des Arbeitsprinzips:

Stabile Erkennung: Am meisten matt, raue und seidenmatte Werkstücke, unabhängig von der Farbe (schwarz/weiß/farbig) und Material (Metall/Kunststoff/Holz).

Begrenzte Erkennung: Steil geneigte Vollspiegelflächen (Das gesamte Licht wird vom Empfänger wegreflektiert), dicke, schwarze, geflockte Materialien (Rückkehrlicht unter Schwelle), transparente/transluzente Objekte (Der Laser dringt ein oder wird gebrochen).

Minimale Blindzone: 60mm. Ziele im Umkreis von 60 mm können normalerweise nicht erkannt werden.