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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?；驹硎鞘褂肅MOS線性成像儀進(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類激光器在所有工作條件下都是人眼安全的,。但是,，第2類激光是安全的可見激光，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,，也稱為測(cè)距儀激光傳感器,。這些類型的傳感器使用發(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”灰塵,。聚焦光束還可以實(shí)現(xiàn)較長的感應(yīng)距離,，并可以通過小開口檢測(cè)小物體或目標(biāo)。
激光傳感器通常用于過程監(jiān)控和閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中,。物料搬運(yùn)是一種常見的應(yīng)用,，可用于定位起重機(jī)，龍門架和自動(dòng)導(dǎo)引車,。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,。