激光位移傳感器

激光位移傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器。它由激光器,、激光檢測器和測量電路組成,。激光傳感器是新型測量儀表,。能夠精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化,。

可以測量位移,、厚度、振動,、距離,、直徑等精密的幾何測量。激光有直線度好的優(yōu)良特性,，同樣激光位移傳感器相對于我們已知的超聲波傳感器有更高的精度,。但是，激光的產(chǎn)生裝置相對比較復(fù)雜且體積較大,，因此會對激光位移傳感器的應(yīng)用范圍要求較苛刻,。

基本原理

激光位移傳感器可精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化,，主要應(yīng)用于檢測物體的位移,、厚度,、振動、距離,、直徑等幾何量的測量,。

按照測量原理，激光位移傳感器原理分為激光三角測量法和激光回波分析法,，激光三角測量法一般適用于高精度,、短距離的測量，而激光回波分析法則用于遠(yuǎn)距離測量,，下面分別介紹激光位移傳感器原理的兩種測量方式,。

光束在接受元件的位置通過模擬和電子數(shù)字的處理，在經(jīng)過內(nèi)部的微處理分析,，然后計算出相應(yīng)的輸出值,，然后再將輸出值調(diào)整之后，向物體發(fā)射一處光芒,，而這時候這束光芒就可以調(diào)整位移的距離,。

用途

1、長度的測量

將測量的組件放在位置的輸送帶上,，激光傳感器檢測到該組件并與觸發(fā)的激光掃描儀同時進(jìn)行測量,，后得到組件的長度。

2,、均勻度的檢查

在要測量的工件運動的傾斜方向一行放幾個激光傳感器,，直接通過一個傳感器進(jìn)行度量值的輸出，另外也可以用一個軟件計算出度量值,，并根據(jù)信號或數(shù)據(jù)讀出結(jié)果,。

3、電子元件的檢查

用兩個激光掃描儀,，將被測元件擺放在兩者之間,，后通過傳感器讀出數(shù)據(jù),，從而檢測出該元件尺寸的精確度及完整性,。

三角測量法

激光發(fā)射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表面，經(jīng)物體表面散射的激光通過接收器鏡頭,，被內(nèi)部的CCD線性相機接收,，根據(jù)不同的距離，CCD線性相機可以在不同的角度下“看見”這個光點,。根據(jù)這個角度及已知的激光和相機之間的距離,，數(shù)字信號處理器就能計算出傳感器和被測物體之間的距離。

同時,，光束在接收元件的位置通過模擬和數(shù)字電路處理,，并通過微處理器分析,，計算出相應(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,。如果使用開關(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，模擬量與開關(guān)量輸出可獨立設(shè)置檢測窗口,。

采取三角測量法的激光位移傳感器線性度可達(dá)1um,，分辨率更是可達(dá)到0.1um的水平。比如ZLDS100類型的傳感器,，它可以達(dá)到0.01%高分辨率,，0.1%高線性度，9.4KHz高響應(yīng),，適應(yīng)惡劣環(huán)境,。

回波分析法

激光位移傳感器采用回波分析原理來測量距離以達(dá)到一定程度的精度。傳感器內(nèi)部是由處理器單元,、回波處理單元,、激光發(fā)射器、激光接收器等部分組成,。激光位移傳感器通過激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬個激光脈沖到檢測物并返回至接收器,，處理器計算激光脈沖遇到檢測物并返回至接收器所需的時間，以此計算出距離值,，該輸出值是將上千次的測量結(jié)果進(jìn)行的平均輸出,。即所謂的脈沖時間法測量的。激光回波分析法適合于長距離檢測,，但測量精度相對于激光三角測量法要低,，遠(yuǎn)檢測距離可達(dá)250m。

測量應(yīng)用

激光位移傳感器常用于長度,、距離,、振動、速度,、方位等物理量的測量,，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測等。

1.尺寸測定：微小零件的位置識別;傳送帶上有無零件的監(jiān)測;材料重疊和覆蓋的探測;機械手位置（工具中心位置）的控制;器件狀態(tài)檢測;器件位置的探測（通過小孔）;液位的監(jiān)測;厚度的測量;振動分析;碰撞試驗測量;汽車相關(guān)試驗等,。

2.金屬薄片和薄板的厚度測量：激光傳感器測量金屬薄片（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,，以避免機器發(fā)生故障,。

3.氣缸筒的測量,，同時測量：角度，長度,，內(nèi),、外直徑偏心度，圓錐度,，同心度以及表面輪廓,。

4.長度的測量：將測量的組件放在位置的輸送帶上，激光傳感器檢測到該組件并與觸發(fā)的激光掃描儀同時進(jìn)行測量,，后得到組件的長度,。

5.均勻度的檢查：在要測量的工件運動的傾斜方向一行放幾個激光傳感器，直接通過一個傳感器進(jìn)行度量值的輸出,，另外也可以用一個軟件計算出度量值,，并根據(jù)信號或數(shù)據(jù)讀出結(jié)果。

6.電子元件的檢查：用兩個激光掃描儀,，將被測元件擺放在兩者之間,，后通過傳感器讀出數(shù)據(jù)，從而檢測出該元件尺寸的精確度及完整性,。

7.生產(chǎn)線上灌裝級別的檢查：激光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)過傳感器時，就可以檢測到是否填充滿,。傳感器用激光束反射表面的擴展程序就能精確的識別灌裝產(chǎn)品填充是否合格以及產(chǎn)品的數(shù)量,。

8.傳感器測量物體的直線度：首先你需要2-3個激光位移傳感器來進(jìn)行組合式的測量，如圖所示,。然后將3個激光位移傳感器安裝在于產(chǎn)線平行的一條直線上,，并根據(jù)你所需要的測量精度來確定三個激光位移傳感器之間的間距。后,，你需要讓這一個物體以平行于激光位移傳感器安裝線上的方向前進(jìn),。當(dāng)產(chǎn)線與傳感器的安裝線是平行的情況下，三個傳感器測出來的距離差別越大則此物體的直線度越差,，三個傳感器測出來的距離差別越小,，說明此物體的直線度越好，你可以根據(jù)你所要測量物體的長度,，以及三個傳感器安裝間的間距等數(shù)據(jù)來確立一個直線度的百分比,，從而得到量化的信號輸出，已達(dá)到檢測物體直線度的目的,。

移傳感器分類

電渦流位移傳感器

分辨率：電渦流傳感器的分辨率也可達(dá)到0.1um，與激光位移傳感器基本相當(dāng)

線性度：電渦流傳感器的線性度一般較低,，為量程的1%左右,，激光位移傳感器則一般為0.1%

測量條件：電渦流傳感器要求被測體為導(dǎo)體而且非導(dǎo)磁,，即不導(dǎo)磁的導(dǎo)體，例如鋁,、銅等,，鐵則不行;激光位移傳感器則對無論被測體是否導(dǎo)磁、是否導(dǎo)電都能測,。

電容位移傳感器

電容式位移傳感器精度非常高,，遠(yuǎn)高于激光位移傳感器，但是電容位移傳感器的量程很小一般小于1mm,，激光位移傳感器的量程大可做到2m,。

光纖位移傳感器

光纖位移傳感器的測量原理為通過測量物體因位移導(dǎo)致其表面反射回來的光通量和光強度的變化來測量物體的位移情況，其探頭由發(fā)射光纖和接收光纖兩部分組成,。對于尺寸很小的物體的位移和振動情況,，常規(guī)的非接觸式位移傳感器收到反射面積的限制導(dǎo)致測量效果不是很理想，而光纖位移傳感器則可以做成很小的探頭（小0.2mm直徑）,，此外還可以做成直線發(fā)射和接收的形式,，通過測量物體在位移過程中對光纖的遮擋程度來計算位移的數(shù)值，精度可達(dá)0.01um,，量程大4mm,。