激光位移傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器,由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。作為新型測(cè)量設(shè)備,該儀器能夠準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)物體的位置、位移等變化,還可測(cè)量位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等準(zhǔn)確的幾何測(cè)量。
目前,激光位移傳感器按照原理可分為激光三角測(cè)量法和激光回波分析法兩種,其中激光三角測(cè)量法適用于高精度、短距離的測(cè)量,激光回波分析法則用于遠(yuǎn)距離測(cè)量。在當(dāng)前的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中,通常采用三角測(cè)量法,這種方法線性度可高達(dá)1um,分辨率可達(dá)到0.1um的水平。
1、三角測(cè)量法的原理是通過(guò)鏡頭將可見(jiàn)紅色激光射向被測(cè)物體表面,經(jīng)物體反射的激光通過(guò)接收器鏡頭,被內(nèi)部的CCD線性相機(jī)接收,根據(jù)不同的距離,CCD線性相機(jī)可以在不同的角度下“看見(jiàn)”這個(gè)光點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)角度及已知的激光和相機(jī)之間的距離,數(shù)字信號(hào)處理器就能計(jì)算出傳感器和被測(cè)物體之間的距離。
同時(shí),光束在接收元件的位置通過(guò)模擬和數(shù)字電路處理,并通過(guò)微處理器分析,計(jì)算出相應(yīng)的輸出值,并在用戶設(shè)定的模擬量窗口內(nèi),按比例輸出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號(hào)。如果使用開(kāi)關(guān)量輸出,則在設(shè)定的窗口內(nèi)導(dǎo)通,窗口之外截止。另外,模擬量與開(kāi)關(guān)量輸出可獨(dú)立設(shè)置檢測(cè)窗口。
2、激光回波分析法則是通過(guò)激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬(wàn)個(gè)激光脈沖到檢測(cè)物并返回至接收器,處理器計(jì)算激光脈沖遇到檢測(cè)物并返回至接收器所需的時(shí)間,以此計(jì)算出距離值,該輸出值是將上千次的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行的平均輸出,即所謂的脈沖時(shí)間法測(cè)量的。激光回波分析法適合于長(zhǎng)距離檢測(cè),但測(cè)量精度相對(duì)于激光三角測(cè)量法要低,檢測(cè)距離可達(dá)250m。
激光位移傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域:
1、尺寸測(cè)定:微小零件的位置識(shí)別、傳送帶上有無(wú)零件的監(jiān)測(cè)、材料重疊和覆蓋的探測(cè)、機(jī)械手位置(工具中心位置)的控制、器件狀態(tài)檢測(cè)、器件位置的探測(cè)(通過(guò)小孔)、液位的監(jiān)測(cè)、厚度的測(cè)量、振動(dòng)分析、碰撞試驗(yàn)測(cè)量、汽車相關(guān)試驗(yàn)等。
2、金屬薄片和薄板的厚度測(cè)量:位移傳感器測(cè)量金屬薄片(薄板)的厚度。厚度的變化檢出可以幫助發(fā)現(xiàn)皺紋,小洞或者重疊,以避免機(jī)器發(fā)生故障。
3、生產(chǎn)線上灌裝級(jí)別的檢查:激光位移傳感器集成到灌裝產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中,當(dāng)灌裝產(chǎn)品經(jīng)過(guò)傳感器時(shí),就可以檢測(cè)到是否填充滿。傳感器用激光束反射表面的擴(kuò)展程序就能準(zhǔn)確的識(shí)別灌裝產(chǎn)品填充是否合格以及產(chǎn)品的數(shù)量。
4、電子元件的檢查:用兩個(gè)激光掃描儀,面對(duì)面的擺放,將被測(cè)元件擺放在兩者之間,通過(guò)傳感器讀出數(shù)據(jù),從而檢測(cè)出該元件尺寸的精度及完整性。
5、長(zhǎng)度的測(cè)量:將測(cè)量的組件放在位置的輸送帶上,激光位移傳感器檢測(cè)到該組件并與觸發(fā)的激光掃描儀同時(shí)進(jìn)行測(cè)量,然后得到組件的長(zhǎng)度。