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激光傳感器的原理及應(yīng)用
將這些測(cè)距儀應(yīng)用于物料處理和工業(yè)測(cè)量應(yīng)用中時(shí)，對(duì)距離激光傳感器有更好的了解會(huì)有所幫助。激光傳感器有幾種配置，其中一些檢測(cè)存在，而其他則測(cè)量距離。接近式激光傳感器（也稱(chēng)為激光光電傳感器）通常用于檢測(cè)零件的存在，但這并不是本討論的重點(diǎn)。形象地和字面意義上的焦點(diǎn)是激光距離傳感器，顧名思義，它可以測(cè)量距離。
這些激光距離傳感器使用聚焦的相干光來(lái)測(cè)量到目標(biāo)物體的距離。在工廠自動(dòng)化應(yīng)用中，目標(biāo)通常是產(chǎn)品或機(jī)器元素。它們可以檢測(cè)任何固體物體，并產(chǎn)生與測(cè)得的距離成比例的輸出，而與材料，顏色和亮度無(wú)關(guān)。激光距離傳感器提供的高分辨率輸出通常用于為某些類(lèi)型的工業(yè)控制器（例如PLC）的輸入提供位置或位移。輸出信號(hào)通常是高精度的，并且包括溫度補(bǔ)償以增強(qiáng)穩(wěn)定性。
激光距離傳感器有幾種類(lèi)型，包括漫射，背景抑制和回射。這些傳感器使用CMOS或渡越時(shí)間技術(shù)，可提供距離測(cè)量。激光必須聚焦，并且必須在很長(zhǎng)的距離和狹窄的光譜范圍內(nèi)（光的顏色）保持狹窄。然后可以對(duì)發(fā)射的光進(jìn)行三角測(cè)量或脈沖化，并測(cè)量每個(gè)脈沖返回以創(chuàng)建距離讀數(shù)。
CMOS技術(shù)通常用于短距離，高精度激光傳感器中。基本原理是使用CMOS線(xiàn)性成像儀進(jìn)行光學(xué)三角測(cè)量。漫射三角測(cè)量激光距離傳感器將激光傳輸通過(guò)透鏡并到達(dá)目標(biāo)，該目標(biāo)會(huì)將光反射回傳感器。鏡頭將反射的光聚焦到CMOS線(xiàn)性成像器上的一個(gè)小點(diǎn)上。到目標(biāo)物體的距離改變了反射光的角度以及在線(xiàn)性成像器上接收光的位置。
這些CMOS擴(kuò)散三角測(cè)量激光距離傳感器的測(cè)量范圍約為1.5-60厘米。它們被包裝在約50mm x 50mm的小外殼中，具有模擬或離散輸出，并且無(wú)論目標(biāo)材料，顏色或亮度如何，通常都可以很好地工作。這些距離傳感器具有高分辨率，在低m范圍內(nèi)（取決于測(cè)量范圍），響應(yīng)時(shí)間小于一毫秒。1類(lèi)激光器在所有工作條件下都是人眼安全的。但是，第2類(lèi)激光是安全的可見(jiàn)激光，可用于小于0.25 s的快速意外觀察，但是如果故意凝視，可能會(huì)傷害眼睛。
飛行時(shí)間技術(shù)通常用于遠(yuǎn)程激光距離傳感器，也稱(chēng)為測(cè)距儀激光傳感器。這些類(lèi)型的傳感器使用發(fā)射器二極管產(chǎn)生非常短的窄光譜紅色或紅外脈沖，該脈沖從目標(biāo)物體反射并反射回敏感的激光能量檢測(cè)器，也稱(chēng)為接收器二極管。傳感器中的電子設(shè)備可以測(cè)量光的傳播時(shí)間，并使用光速常數(shù)來(lái)計(jì)算物體與傳感器的距離。飛行時(shí)間激光距離傳感器的測(cè)量范圍為1 cm至100 m以上，其尺寸，輸出選項(xiàng)和激光感應(yīng)功能與CMOS傳感器相似。這些長(zhǎng)距離傳感器具有良好的分辨率，從近距離的大約1毫米到100 m的誤差小于2.5厘米。為了提高測(cè)量精度，經(jīng)常進(jìn)行多次測(cè)量，從而將這些設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間減至幾毫秒。
激光傳感器通常在骯臟的環(huán)境下工作良好，因?yàn)榫劢沟墓鈺?huì)“穿過(guò)”灰塵。聚焦光束還可以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的感應(yīng)距離，并可以通過(guò)小開(kāi)口檢測(cè)小物體或目標(biāo)。
激光傳感器通常用于過(guò)程監(jiān)控和閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中。物料搬運(yùn)是一種常見(jiàn)的應(yīng)用，可用于定位起重機(jī)，龍門(mén)架和自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)。許多其他應(yīng)用包括組件對(duì)齊，高度測(cè)量，機(jī)器人定位和焊頭定位。
有時(shí)，發(fā)亮或透明的物體可能會(huì)引起問(wèn)題。由于激光距離傳感器可檢測(cè)到反射光或直通光束，因此透明度和表面反射率可能會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜情況。需要將激光從光亮的表面彈起或透視透明的表面的應(yīng)用應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)測(cè)試，以確保測(cè)量能夠按要求進(jìn)行。例如，可能需要將激光安裝在與發(fā)光表面成微小角度的位置，或者將其調(diào)整為較低的強(qiáng)度以正確檢測(cè)發(fā)光物體，而可能需要增加強(qiáng)度以燃燒通過(guò)透明物體。一旦測(cè)試完成并進(jìn)行任何必要的調(diào)整，激光傳感器將在工業(yè)應(yīng)用中運(yùn)行多年。