Измерение расстояния лазером
Инженерам доступны многие методы измерения расстояния. Методика для конкретного случая во многом будет зависеть от требуемой разрешающей способности измерения. Рулетка – это метод измерения расстояния с очень низким разрешением. Для приложений, требующих измерения с очень высоким разрешением, предпочтительным методом является лазер.
Термин «лазер» означает усиление света за счет вынужденного излучения. Лазерный элемент излучает пучок света высокой интенсивности с длиной волны от 150 до 1100 нм. Эта световая волна может быть использована для точного измерения расстояния. Лазерное измерение представляет собой метод оптических измерений. Он имеет широкий спектр приложений для измерения и обнаружения объектов в самых разных отраслях промышленности.
Как работает принцип измерения расстояния с помощью лазера
Сонарные и радарные технологии существуют уже несколько десятилетий. Они измеряют и определяют расстояние до объектов, вычисляя время между излучаемыми и отражаемыми сигналами. Лазерное измерение работает очень похожим образом.
Каждый лазерный датчик состоит из двух основных компонентов: излучателя и приемника/преобразователя.
Излучатель посылает лазерные импульсы, а приемник поглощает лазерные импульсы, отраженные от объекта. Записывается разница во времени между моментом, когда свет был испущен и поглощен приемником. Расстояние, пройденное лазерным лучом, можно рассчитать, зная это время, поскольку скорость света является известной величиной:
Расстояние рассчитывается путем умножения времени, а скорость света должна быть уменьшена вдвое, поскольку общее расстояние, пройденное лазером, в два раза превышает измеренное расстояние, когда сигнал излучается, а затем отражается. Это самое простое объяснение того, как работает лазерное измерение. К этому основному методу добавляются незначительные изменения в зависимости от требуемого разрешения, точности и прецизионности. Некоторые варианты будут рассмотрены в следующих разделах.
Типы лазерных датчиков
Лазерные датчики можно использовать по-разному. В зависимости от метода лазерной метрологии существуют различные типы лазерных датчиков. Три различных типа лазерных датчиков приведены далее:
- Датчики на пересечение луча: излучатель и приемник датчика представляют собой отдельные компоненты, выровненные и направленные друг на друга. Лазерный луч от излучателя достигает приемника по прямой.
- Световозвращающие датчики: излучатель и приемник находятся на одном компоненте. Излучатель выровнен и направлен на отражатель. Лазерный луч проходит от излучателя к отражателю, он отражается и достигает приемника.
- Датчики рассеяния: излучатель и приемник находятся на одном компоненте, но отражатель не задействован. Лазерный луч отражается от обнаруживаемого объекта и достигает приемника.
Применение лазерных датчиков
Лазерные датчики имеют множество применений во многих отраслях. В зависимости от конкретного применения присваиваются разные названия. Некоторые из наиболее распространенных применений лазерных датчиков обсуждаются в следующих разделах.
Применение лазерных датчиков
Лазерные датчики расстояния являются самой простой реализацией данного метода. Он работает по времяпролетному принципу и измеряет расстояние между двумя точками с высокой точностью и разрешением. Чаще всего эти датчики возвращают сигнал на контроллер с аналоговым током или напряжением.
Фотоэлектрические датчики приближения
Фотоэлектрические датчики генерируют электрический импульс при обнаружении лазерного луча или его отсутствии. Они могут обнаруживать объекты между излучателем и приемником лазерных импульсов. Они также могут считывать объекты на быстро движущейся производственной линии. Каждый раз, когда лазерный луч разрезается, проходит один объект. Поскольку они предназначены для обнаружения любого объекта в непосредственной близости от датчика, их часто называют датчиками приближения, хотя лазеры не единственные датчики в этой категории.
Другое применение – автоматическое открывание и закрывание дверей. Когда лазерный луч прерывается, дверь может открываться или закрываться. В соответствии с конкретной потребностью это может быть реализовано в нескольких конфигурациях и с программируемой логикой. Эта разновидность датчиков выдает дискретный выходной сигнал высокого/низкого уровня, а диапазон обнаружения обычно регулируется.
Лазерный занавес
Несколько лазерных лучей проецируются, образуя световой барьер. На одной стене будет лазерный излучатель, а на другом конце – приемники. Когда объект проходит световой барьер, некоторые лазерные лучи будут перерезаны, а соответствующие приемники не будут принимать лазерные лучи.
Такое устройство может определять объекты в пространстве и размеры постороннего объекта. Его также можно использовать для аварийной остановки и других мер безопасности.
Позиционирующий лазер
Позиционирующие лазеры представляют собой высокоточное позиционирующее оборудование. Позиционирующий лазер может обнаруживать и определять положение продукта. Рассмотрим роботизированную руку, собирающую некоторый продукт. Позиция, в которую должна быть помещена деталь, указывается позиционирующими лазерами. Эти датчики могут автоматически направлять манипулятор в правильное положение.
Лазерные датчики обнаружения краев
Как следует из названия, специализация этого типа лазера заключается в обнаружении краев объектов. Они в основном используются в тех случаях, когда необходимо обнаружить или подсчитать тонкие листы металла или бумаги. Лазерные лучи – популярный инструмент для оптических измерений.
© digitrode.ru