Przewodnik techniczny dla laserowych czujników odległości
Co to jest laserowy czujnik odległości?
Laserowe czujniki odległości mierzą wysokość, grubość i pozycję obrabianych przedmiotów oraz przemieszczenie w mikrometrach.
Istnieją również czujniki fotoelektryczne, których zadaniem jest wykrywanie obecności elementów. Czujniki odległości natomiast pozwalają na dokładne pomiary przemieszczenia względem obiektu w mikrometrach.
* Istnieją różne typy czujników przemieszczenia, w tym dotykowe, ultradźwiękowe, pojemnościowe czy indukcyjne LVDT. Ten przewodnik techniczny wyjaśnia kwestie dotyczące laserowych czujników przemieszczenia, które są wyposażone w lasery jako źródła światła w układach optycznych.
Główne cechy
+ pomiar bezdotykowy
+ pomiar na duże odległości
+ pomiar niewielkich obiektów
+ szybkie i dokładne pomiary
+ możliwość pomiaru większości obiektów
– czynniki ograniczające zastosowanie laserowych czujników to olej i pył na układzie optycznym
Pomiary przy użyciu laserowych czujników odległości
Układy optyczne laserowych czujników odległości
Odbiciowy rozproszeniowy (Diffuse Reflective)
Wiązka lasera jest emitowana na obiekt docelowy pod kątem prostym.
Odbiornik wykrywa światło odbite od obiektu.
Za pomocą takiego układu można dokonywać pomiarów na większych odległościach.
Nie nadaje się on do pomiarów obiektów przezroczystych lub zwierciadlanych, które rzadko odbijają światło rozproszone.
Odbiciowy do obiektów lustrzanych (Specular Reflective)
Układ optyczny jest zainstalowany pod tym samym kątem osi światła emitancji i odbioru i jest używany głównie do pomiaru obiektów przezroczystych i zwierciadlanych.
Odległość pomiarowa staje się krótsza, jednak można uzyskać wyższą dokładność pomiaru.
Słownik pojęć
Rozdzielczość
Wskazuje, jak dokładna jest jednostka pomiarowa czujnika. Na przykład: Skala tej linijki wynosi 1 mm, więc jej rozdzielczość wynosi 1 mm.
Powtarzalność
Nawet w stanie spoczynku wartości pomiarowe laserowego czujnika przemieszczenia ulegają wahaniom.
Wahania wielokrotnie mierzonych wartości w tym samym punkcie obiektu w stanie jego spoczynku to powtarzalność.
Powtarzalność jest wartością pomiędzy pikami (minimum i maksimum)
Full scale – Pełna skala (F.S.)
Należy dokonać wyboru odpowiedniego modelu czujnika, ponieważ odległość pomiarowa, różnica wysokości i zakres ruchu między czujnikiem a obiektem mieszczą się w tym zakresie.
Liniowość
Liniowość to błąd między zmierzoną wartością a rzeczywistym przemieszczeniem, odległością. W przypadku czujników przemieszczenia opisuje maksymalną różnicę odległości.
Jeśli czujnik nie ma błędu, rzeczywista odległość i zmierzona odległość tworzą linię prostą. Jest to linia idealna. Jednak w rzeczywistości rzeczywiste wyniki pomiarów pokazane na wykresie zawierają błędy w stosunku do idealnej linii. Odchyłka obliczona jako procent pełnej skali to liniowość.
Wartość odległości można obliczyć za pomocą następującego wzoru.
〈Wzór obliczeniowy〉
Liniowość = +/- procent x pełna skala
〈Przykład〉
Liniowość: +/-0,1%, pełna skala: +/-20mm
Liniowość = +/-0,1% x +/-20mm
= +/-0,1% x 40 mm
= +/-0.04mm, +/-40μm
Okres próbkowania / częstotliwość próbkowania
Okres próbkowania to czas wykonania jednego pomiaru, natomiast częstotliwość próbkowania to liczba pomiarów na sekundę (Hz).
Aby zmierzyć obiekt o niskim współczynniku odbicia, taki jak czarna guma, okres próbkowania musi być długi, aby zwiększyć ilość odbieranego światła.
Aby zmierzyć obiekt o wysokim współczynniku odbicia, taki jak polerowany metal, konieczne jest ustawienie krótkiego okresu próbkowania, aby uniknąć nadmiernej ilości odbieranego światła.
Czujniki przemieszczenia OPTEX FA są wyposażone w funkcję AUTO okresu próbkowania, która dostosowuje się do najlepszego okresu próbkowania dla pomiaru, aby zminimalizować błąd, gdy zmienia się współczynnik odbicia.