激光位移傳感器原理和應用
發布時間:2018-10-19 責任編輯:xueqi
【導讀】激光傳感器是新型測量儀表,是利用激光技術進行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成,能夠精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化。以下將為大家介紹激光位移傳感器幾種原理和應用。
激光位移傳感器可以測量位移、厚度、振動、距離、直(zhi)徑(jing)等(deng)精(jing)密(mi)的(de)幾(ji)何(he)測(ce)量(liang)。激(ji)光(guang)有(you)直(zhi)線(xian)度(du)好(hao)的(de)優(you)良(liang)特(te)性(xing),同(tong)樣(yang)激(ji)光(guang)位(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)器(qi)相(xiang)對(dui)於(yu)我(wo)們(men)已(yi)知(zhi)的(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)傳(chuan)感(gan)器(qi)有(you)更(geng)高(gao)的(de)精(jing)度(du)。但(dan)是(shi),激(ji)光(guang)的(de)產(chan)生(sheng)裝(zhuang)置(zhi)相(xiang)對(dui)比(bi)較(jiao)複(fu)雜(za)且(qie)體(ti)積(ji)較(jiao)大(da),因(yin)此(ci)會(hui)對(dui)激(ji)光(guang)位(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)範(fan)圍(wei)要(yao)求(qiu)較(jiao)苛(ke)刻(ke)。
激光位移傳感器原理
先給大家分享一個激光位移傳感器原理圖,一般激光位移傳感器采用的基本原理是光學三角法:
半導體激光器①被鏡片②聚焦到被測物體⑥。反射光被鏡片③收集,投射到CMOS陣列④上;信號處理器⑤通過三角函數計算陣列④上的光點位置得到距物體的距離。


按照測量原理, 激光位移傳感器分為激光三角測量法和激光回波分析法, 激光三角測量法一般適用於高精度、短距離的測量,而激光回波分析法則用於遠距離測量,下麵分別介紹激光三角測量原理和激光回波分析原理。
1.激光位移傳感器原理之激光三角測量法原理
激光發射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表麵,經物體反射的激光通過接收器鏡頭,被內部的CCD線性相機接收,根據不同的距離,CCD線性相機可以在不同的角度下“看見”這個光點。根據這個角度及已知的激光和相機之間的距離,數字信號處理器就能計算出傳感器和被測物體之間的距離。
tongshi,guangshuzaijieshouyuanjiandeweizhitongguomoniheshuzidianluchuli,bingtongguoweichuliqifenxi,jisuanchuxiangyingdeshuchuzhi,bingzaiyonghushedingdemoniliangchuangkounei,anbilishuchubiaozhunshujuxinhao。ruguoshiyongkaiguanliangshuchu,zezaishedingdechuangkouneidaotong,chuangkouzhiwaijiezhi。lingwai,moniliangyukaiguanliangshuchukedulishezhijiancechuangkou。
采取三角測量法的激光位移傳感器最高線性度可達1um,分辨率更是可達到0.1um的水平。比如ZLDS100類型的傳感器,它可以達到0.01%高分辨率,0.1%高線性度,9.4KHz高響應,適應惡劣環境。



2.激光位移傳感器原理之激光回波分析原理
激光位移傳感器采用回波分析原理來測量距離以達到一定程度的精度。傳感器內部是由處理器單元、回波處理單元、激光發射器、激(ji)光(guang)接(jie)收(shou)器(qi)等(deng)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。激(ji)光(guang)位(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)器(qi)通(tong)過(guo)激(ji)光(guang)發(fa)射(she)器(qi)每(mei)秒(miao)發(fa)射(she)一(yi)百(bai)萬(wan)個(ge)激(ji)光(guang)脈(mai)衝(chong)到(dao)檢(jian)測(ce)物(wu)並(bing)返(fan)回(hui)至(zhi)接(jie)收(shou)器(qi),處(chu)理(li)器(qi)計(ji)算(suan)激(ji)光(guang)脈(mai)衝(chong)遇(yu)到(dao)檢(jian)測(ce)物(wu)並(bing)返(fan)回(hui)至(zhi)接(jie)收(shou)器(qi)所(suo)需(xu)的(de)時(shi)間(jian),以(yi)此(ci)計(ji)算(suan)出(chu)距(ju)離(li)值(zhi),該(gai)輸(shu)出(chu)值(zhi)是(shi)將(jiang)上(shang)千(qian)次(ci)的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)的(de)平(ping)均(jun)輸(shu)出(chu)。即(ji)所(suo)謂(wei)的(de)脈(mai)衝(chong)時(shi)間(jian)法(fa)測(ce)量(liang)的(de)。激(ji)光(guang)回(hui)波(bo)分(fen)析(xi)法(fa)適(shi)合(he)於(yu)長(chang)距(ju)離(li)檢(jian)測(ce),但(dan)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)相(xiang)對(dui)於(yu)激(ji)光(guang)三(san)角(jiao)測(ce)量(liang)法(fa)要(yao)低(di),最(zui)遠(yuan)檢(jian)測(ce)距(ju)離(li)可(ke)達(da)250m。
激光位移傳感器原理之應用說明
激光位移傳感器常用於長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量,還可用於探傷和大氣汙染物的監測等 。
1.尺寸測定:微小零件的位置識別;傳送帶上有無零件的監測;材料重疊和覆蓋的探測;機械手位置(工具中心位置)的控製;器件狀態檢測;器件位置的探測(通過小孔);液位的監測;厚度的測量;振動分析;碰撞試驗測量;汽車相關試驗等。
2.金屬薄片和薄板的厚度測量:激光傳感器測量金屬薄片(薄板)的厚度。厚度的變化檢出可以幫助發現皺紋,小洞或者重疊,以避免機器發生故障。
3.氣缸筒的測量,同時測量:角度,長度,內、外直徑偏心度,圓錐度,同心度以及表麵輪廓。4.長度的測量:將測量的組件放在指定位置的輸送帶上,激光傳感器檢測到該組件並與觸發的激光掃描儀同時進行測量,最後得到組件的長度。
5.均勻度的檢查:在(zai)要(yao)測(ce)量(liang)的(de)工(gong)件(jian)運(yun)動(dong)的(de)傾(qing)斜(xie)方(fang)向(xiang)一(yi)行(xing)放(fang)幾(ji)個(ge)激(ji)光(guang)傳(chuan)感(gan)器(qi),直(zhi)接(jie)通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)進(jin)行(xing)度(du)量(liang)值(zhi)的(de)輸(shu)出(chu),另(ling)外(wai)也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)一(yi)個(ge)軟(ruan)件(jian)計(ji)算(suan)出(chu)度(du)量(liang)值(zhi),並(bing)根(gen)據(ju)信(xin)號(hao)或(huo)數(shu)據(ju)讀(du)出(chu)結(jie)果(guo)。
6.電子元件的檢查:用兩個激光掃描儀,將被測元件擺放在兩者之間,最後通過傳感器讀出數據,從而檢測出該元件尺寸的精確度及完整性。
7.生產線上灌裝級別的檢查:激(ji)光(guang)傳(chuan)感(gan)器(qi)集(ji)成(cheng)到(dao)灌(guan)裝(zhuang)產(chan)品(pin)的(de)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)中(zhong),當(dang)灌(guan)裝(zhuang)產(chan)品(pin)經(jing)過(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)時(shi),就(jiu)可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)到(dao)是(shi)否(fou)填(tian)充(chong)滿(man)。傳(chuan)感(gan)器(qi)用(yong)激(ji)光(guang)束(shu)反(fan)射(she)表(biao)麵(mian)的(de)擴(kuo)展(zhan)程(cheng)序(xu)就(jiu)能(neng)精(jing)確(que)的(de)識(shi)別(bie)灌(guan)裝(zhuang)產(chan)品(pin)填(tian)充(chong)是(shi)否(fou)合(he)格(ge)以(yi)及(ji)產(chan)品(pin)的(de)數(shu)量(liang)。
8.傳感器測量物體的直線度:首先你需要2-3個激光位移傳感器來進行組合式的測量,然後將3個ge激ji光guang位wei移yi傳chuan感gan器qi安an裝zhuang在zai於yu產chan線xian平ping行xing的de一yi條tiao直zhi線xian上shang,並bing根gen據ju你ni所suo需xu要yao的de測ce量liang精jing度du來lai確que定ding三san個ge激ji光guang位wei移yi傳chuan感gan器qi之zhi間jian的de間jian距ju。最zui後hou,你ni需xu要yao讓rang這zhe一yi個ge物wu體ti以yi平ping行xing於yu激ji光guang位wei移yi傳chuan感gan器qi安an裝zhuang線xian上shang的de方fang向xiang前qian進jin。當dang產chan線xian與yu傳chuan感gan器qi的de安an裝zhuang線xian是shi平ping行xing的de情qing況kuang下xia,三san個ge傳chuan感gan器qi測ce出chu來lai的de距ju離li差cha別bie越yue大da則ze此ci物wu體ti的de直zhi線xian度du越yue差cha,三san個ge傳chuan感gan器qi測ce出chu來lai的de距ju離li差cha別bie越yue小xiao,說shuo明ming此ci物wu體ti的de直zhi線xian度du越yue好hao,你ni可ke以yi根gen據ju你ni所suo要yao測ce量liang物wu體ti的de長chang度du,以yi及ji三san個ge傳chuan感gan器qi安an裝zhuang間jian的de間jian距ju等deng數shu據ju來lai確que立li一yi個ge直zhi線xian度du的de百bai分fen比bi,從cong而er得de到dao量liang化hua的de信xin號hao輸shu出chu,已yi達da到dao檢jian測ce物wu體ti直zhi線xian度du的de目mu的de。
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