Понимание принципа работы лазерных датчиков смещения | MachineMFG

Понимание принципа работы лазерных датчиков перемещения

0
(0)

Лазерный датчик смещения - это измерительный прибор, использующий лазерную технологию для измерения положения, смещения и других изменений измеряемого объекта. Он состоит из лазера, лазерного детектора и измерительной схемы.

Этот тип датчиков обеспечивает точные бесконтактные измерения и способен измерять смещение, толщину, вибрацию, расстояние, диаметр и другие точные геометрические измерения. Лазер, используемый в датчике, обладает превосходными прямолинейность характеристики.

По сравнению с ультразвуковыми датчиками лазерные датчики смещения имеют более высокий уровень точности. Однако устройство, генерирующее лазер, относительно сложное и большое, что ограничивает область применения лазерных датчиков смещения.

1. Основные принципы

Лазерный датчик перемещения - это устройство, которое точно измеряет положение, смещение и другие изменения объекта без физического контакта. Он широко используется для определения смещения, толщины, вибрации, расстояния, диаметра и других геометрических свойств объектов.

Принцип работы лазерного датчика перемещения делится на два метода: лазерная триангуляция и лазерный эхо-анализ. Метод лазерной триангуляции обычно используется для высокоточных измерений на коротких расстояниях, в то время как метод лазерного эхо-анализа подходит для измерений на больших расстояниях.

Ниже приводится краткое описание этих двух методов измерения, основанных на принципе лазерного датчика перемещения.

Луч обрабатывается аналоговой и цифровой электронной обработкой в месте расположения приемного элемента. После внутренней микрообработки и анализа вычисляется соответствующее выходное значение, которое используется для регулировки излучения света на объект. Таким образом регулируется расстояние смещения светового пучка.

Лазерный датчик перемещения

2. Назначение

1. Измерение длины

Чтобы измерить компонент, поместите его в указанное место на конвейерной ленте. Лазерный датчик, срабатывающий от лазерного сканера, обнаружит и измерит деталь, определив ее длину.

2. Проверка однородности

Разместите несколько лазерных датчиков в направлении наклона измеряемой детали, и один датчик будет непосредственно выдавать значение измерения. Кроме того, можно использовать программное обеспечение для расчета значения измерения и отображения результата на основе полученного сигнала или данных.

3. Проверка электронных компонентов

С помощью двух лазерных сканеров расположите измеряемые компоненты между собой, а затем получите данные с помощью датчиков, чтобы оценить точность и полноту размеров компонентов.

3. Триангуляция

Лазерный излучатель проецирует видимый красный лазер на поверхность измеряемого объекта через линзу. Рассеянный лазерный свет от поверхности объекта проходит через линзу приемника и фиксируется внутренней линейной CCD-камерой.

В зависимости от расстояния до объекта линейная CCD-камера регистрирует световое пятно под разными углами. Используя этот угол и известное расстояние между лазером и камерой, цифровой сигнальный процессор вычисляет расстояние между датчиком и объектом.

Положение луча в приемном элементе затем обрабатывается аналоговыми и цифровыми схемами, и соответствующее выходное значение вычисляется микропроцессором. Стандартный сигнал данных выводится пропорционально в аналоговом окне, заданном пользователем. Если выбран выход с переключаемым значением, то он будет активирован в пределах заданного окна и отключен за его пределами.

Аналоговый и коммутационный выходы могут иметь отдельные окна обнаружения. Лазерный датчик перемещения, использующий триангуляцию, может достичь максимальной линейности 1um с разрешением 0.1um. Например, датчик типа ZLDS100 может похвастаться высоким разрешением 0,01%, высокой линейностью 0,1%, быстрым откликом 9,4KHz и способностью работать в жестких условиях.

4. Анализ эха

Лазерный датчик перемещения использует принцип анализа эха для точного измерения расстояния. Датчик состоит из процессорного блока, блока обработки эхосигналов, лазерного излучателя, лазерного приемника и других компонентов.

Каждую секунду лазерный излучатель посылает миллион лазерных импульсов к обнаруживаемому объекту, которые затем возвращаются в приемник. Процессор вычисляет время, необходимое лазерному импульсу, чтобы достичь объекта и вернуться обратно, что позволяет рассчитать значение расстояния.

Это значение определяется путем усреднения тысяч измерений с использованием метода времени импульса. Хотя метод анализа лазерного эха подходит для обнаружения на больших расстояниях, он имеет более низкую точность по сравнению с методом лазерной триангуляции. Самое дальнее расстояние обнаружения, которое он может достичь, составляет 250 метров.

5. Применение измерений

Лазерные датчики смещения широко используются для измерения различных физических величин, включая длину, расстояние, вибрацию, скорость, ориентацию и т.д. Эти датчики также нашли применение в дефектоскопии и мониторинге загрязнителей воздуха.

1. Измерение размера:

  • Распознавание положения микрокомпонентов
  • Обнаружение наличия компонентов на конвейерной ленте
  • Обнаружение перекрытия и покрытия материалов
  • Управление положением манипулятора (точка центра инструмента)
  • Мониторинг состояния устройства
  • Определение положения устройства с помощью небольших отверстий
  • Контроль уровня жидкости
  • Измерение толщины
  • Анализ вибраций
  • Измерения при испытаниях на столкновение
  • Испытания, связанные с автомобилями и т.д.

2. Измерение толщины металлических листов и листов:

Лазерный датчик используется для измерения толщины металлические листы.

Обнаружение изменений толщины может помочь в выявлении морщин, небольших отверстий или нахлестов, что позволит предотвратить поломку машины.

3. Одновременно измерьте ствол цилиндра:

  • Угол
  • Длина
  • Эксцентриситет внутреннего и внешнего диаметра
  • Conicity
  • Концентричность
  • Профиль поверхности.

4. Измерение длины:

Поместите измеряемый компонент в указанное место на конвейерной ленте. Лазерный датчик обнаружит компонент и одновременно измерит его с помощью сработавшего лазерного сканера, в итоге определив его длину.

5. Проверка однородности:

Расположите несколько лазерных датчиков в направлении наклона измеряемой детали. Значение измерения может быть выведено непосредственно через один из датчиков. Кроме того, можно использовать программное обеспечение для расчета значения измерения на основе сигналов или данных и предоставления результата.

6. Проверка электронных компонентов:

Поместите измеряемые компоненты между двумя лазерными сканерами, а затем считайте данные через датчик, чтобы определить точность и полноту размеров компонентов.

7. Проверка уровня заполнения на производственной линии:

Лазерный датчик интегрирован в производственный процесс розлива продуктов. При прохождении продуктов через датчик он может точно определить, заполнены ли они до отказа. Датчик использует передовую программу отражения лазерного луча на поверхности для точного определения соответствия наполнения продуктов стандарту и количества продуктов.

8. Прямолинейность объекта, измеренная датчиком:

Во-первых, для комбинированного измерения вам потребуется 2-3 лазерных датчика перемещения, как показано на рисунке.

Затем расположите три лазерных датчика перемещения по прямой линии, параллельно производственной линии, и определите расстояние между ними, исходя из требуемой точности измерений.

Наконец, заставьте объект двигаться в направлении, параллельном линии установки лазерных датчиков смещения.

Если производственная линия совмещена с линией установки датчика, то чем больше разница в расстоянии, измеренном тремя датчиками, тем хуже прямолинейность объекта. И наоборот, меньшая разница в расстоянии, измеренном тремя датчиками, указывает на то, что объект более прямой.

Вы можете рассчитать процент прямолинейности с учетом длины измеряемого объекта и расстояния между тремя установленными датчиками, в результате чего на выходе вы получите количественный сигнал.

С помощью этой установки вы успешно справились с задачей определения прямолинейности объектов.

6. Перемещение классификация датчиков

1. Вихретоковый датчик перемещения

Решающая сила:

Разрешение вихретокового датчика может достигать 0,1 мм, что сопоставимо с разрешением лазерного датчика перемещения.

Линейность:

Линейность вихретокового датчика обычно низкая - около 1% в диапазоне измерений. С другой стороны, высококлассные лазерные датчики смещения могут похвастаться линейностью около 0,1%.

Условия измерения:

Вихретоковые датчики требуют, чтобы испытуемый объект был проводящим и немагнитным материалом, например, алюминием или медью, но не железом.

Лазерные датчики перемещения, напротив, способны измерять как магнитные, так и проводящие объекты.

2. Емкостной датчик перемещения

Точность емкостных датчиков смещения невероятно высока и превосходит точность лазерных датчиков смещения. Однако их диапазон довольно ограничен, обычно он составляет менее 1 мм. С другой стороны, лазерные датчики смещения имеют гораздо более широкий диапазон, максимальная дальность измерения может достигать 2 метров.

3. Оптоволоконный датчик перемещения

Принцип измерения оптоволоконного датчика смещения заключается в определении смещения объекта путем обнаружения изменений светового потока и интенсивности света, отраженного от поверхности объекта в результате смещения.

Зонд датчика состоит из передающего и принимающего оптического волокна.

Для небольших объектов возможности обычных бесконтактных датчиков перемещения ограничены площадью отражения, что приводит к низкой эффективности измерений. Однако оптоволоконный датчик смещения может быть разработан с очень маленьким зондом (с минимальным диаметром 0,2 мм), что делает его пригодным для измерения небольших объектов.

Кроме того, она может быть выполнена в виде линейной передачи и приема.

Величина смещения рассчитывается путем измерения степени экранирования объекта оптическим волокном в процессе смещения, с точностью до 0,01um.

Максимальный диапазон измерения датчика составляет 4 мм.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх