激光位移傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器，由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。作為新型測(cè)量設(shè)備，激光位移傳感器能夠精確非接觸測(cè)量被測(cè)物體的位置、位移等變化，還可測(cè)量位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等精密的幾何測(cè)量。
目前，激光位移傳感器按照原理可分為激光三角測(cè)量法和激光回波分析法兩種，其中激光三角測(cè)量法適用于高精度、短距離的測(cè)量，激光回波分析法則用于遠(yuǎn)距離測(cè)量。在當(dāng)前的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中，通常采用三角測(cè)量法，這種方法最高線性度可達(dá)1um，分辨率可達(dá)到0.1um的水平。
三角測(cè)量法的原理是通過(guò)鏡頭將可見紅色激光射向被測(cè)物體表面，經(jīng)物體反射的激光通過(guò)接收器鏡頭，被內(nèi)部的CCD線性相機(jī)接收，根據(jù)不同的距離，CCD線性相機(jī)可以在不同的角度下“看見”這個(gè)光點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)角度及已知的激光和相機(jī)之間的距離，數(shù)字信號(hào)處理器就能計(jì)算出傳感器和被測(cè)物體之間的距離。
同時(shí)，光束在接收元件的位置通過(guò)模擬和數(shù)字電路處理，并通過(guò)微處理器分析，計(jì)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(hào)。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(dú)立設(shè)置檢測(cè)窗口。
回波分析法則是通過(guò)激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬(wàn)個(gè)激光脈沖到檢測(cè)物并返回至接收器，處理器計(jì)算激光脈沖遇到檢測(cè)物并返回至接收器所需的時(shí)間，以此計(jì)算出距離值，該輸出值是將上千次的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行的平均輸出，即所謂的脈沖時(shí)間法測(cè)量的。激光回波分析法適合于長(zhǎng)距離檢測(cè)，但測(cè)量精度相對(duì)于激光三角測(cè)量法要低，最遠(yuǎn)檢測(cè)距離可達(dá)250m。
激光位移傳感器常用于長(zhǎng)度、距離、振動(dòng)、速度、方位等物理量的測(cè)量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測(cè)等。
1、尺寸測(cè)定：微小零件的位置識(shí)別；傳送帶上有無(wú)零件的監(jiān)測(cè)；材料重疊和覆蓋的探測(cè)；機(jī)械手位置(工具中心位置)的控制；器件狀態(tài)檢測(cè)；器件位置的探測(cè)(通過(guò)小孔)；液位的監(jiān)測(cè)；厚度的測(cè)量；振動(dòng)分析；碰撞試驗(yàn)測(cè)量；汽車相關(guān)試驗(yàn)等。
2、金屬薄片和薄板的厚度測(cè)量：激光傳感器測(cè)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(jī)器發(fā)生故障。
3、氣缸筒的測(cè)量，同時(shí)測(cè)量：角度，長(zhǎng)度，內(nèi)、外直徑偏心度，圓錐度，同心度以及表面輪廓。
4、長(zhǎng)度的測(cè)量：將測(cè)量的組件放在指定位置的輸送帶上，激光傳感器檢測(cè)到該組件并與觸發(fā)的激光掃描儀同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，最后得到組件的長(zhǎng)度。
5、均勻度的檢查：在要測(cè)量的工件運(yùn)動(dòng)的傾斜方向一行放幾個(gè)激光傳感器，直接通過(guò)一個(gè)傳感器進(jìn)行度量值的輸出，另外也可以用一個(gè)軟件計(jì)算出度量值，并根據(jù)信號(hào)或數(shù)據(jù)讀出結(jié)果。
6、電子元件的檢查：用兩個(gè)激光掃描儀，將被測(cè)元件擺放在兩者之間，最后通過(guò)傳感器讀出數(shù)據(jù)，從而檢測(cè)出該元件尺寸的精確度及完整性。
7、生產(chǎn)線上灌裝級(jí)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(guò)傳感器時(shí)，就可以檢測(cè)到是否填充滿。傳感器用激光束反射表面的擴(kuò)展程序就能精確的識(shí)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(cè)量物體的直線度：首先你需要2-3個(gè)激光位移傳感器來(lái)進(jìn)行組合式的測(cè)量。然后將3個(gè)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(cè)量精度來(lái)確定三個(gè)激光位移傳感器之間的間距。最后，你需要讓這一個(gè)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(gè)傳感器測(cè)出來(lái)的距離差別越大則此物體的直線度越差，三個(gè)傳感器測(cè)出來(lái)的距離差別越小，說(shuō)明此物體的直線度越好，你可以根據(jù)你所要測(cè)量物體的長(zhǎng)度，以及三個(gè)傳感器安裝間的間距等數(shù)據(jù)來(lái)確立一個(gè)直線度的百分比，從而得到量化的信號(hào)輸出，已達(dá)到檢測(cè)物體直線度的目的。
實(shí)際應(yīng)用案例：
為了維持玻璃的平坦性，必須在更寬廣的范圍內(nèi)，進(jìn)行精確的控制溫度，這是因?yàn)槿绻诓ＡЩ鍍?nèi)產(chǎn)生溫度差，那么將會(huì)產(chǎn)生殘留應(yīng)力，而造成為彎曲等玻璃變形的，或者在切割時(shí)讓玻璃出現(xiàn)變形，影響了玻璃基板的穩(wěn)定性，并且還有可能因?yàn)闅埩魬?yīng)力的結(jié)果，在制程中貼付偏光板之后，會(huì)產(chǎn)生光的相位差，造成LCD模組出現(xiàn)漏光的現(xiàn)象。并且應(yīng)力作用會(huì)造成于玻璃表面的傷痕，也會(huì)讓基板產(chǎn)生破損的結(jié)果。
通過(guò)使用激光位移傳感器可以成功測(cè)量透明材質(zhì)的平坦度，從而彌補(bǔ)了傳統(tǒng)激光位移傳感器在透明材質(zhì)或鏡面反射測(cè)量上的不足，增加了激光位移傳感器新的應(yīng)用領(lǐng)域。
目前，激光位移傳感器按照原理可分為激光三角測(cè)量法和激光回波分析法兩種，其中激光三角測(cè)量法適用于高精度、短距離的測(cè)量，激光回波分析法則用于遠(yuǎn)距離測(cè)量。在當(dāng)前的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中，通常采用三角測(cè)量法，這種方法最高線性度可達(dá)1um，分辨率可達(dá)到0.1um的水平。
三角測(cè)量法的原理是通過(guò)鏡頭將可見紅色激光射向被測(cè)物體表面，經(jīng)物體反射的激光通過(guò)接收器鏡頭，被內(nèi)部的CCD線性相機(jī)接收，根據(jù)不同的距離，CCD線性相機(jī)可以在不同的角度下“看見”這個(gè)光點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)角度及已知的激光和相機(jī)之間的距離，數(shù)字信號(hào)處理器就能計(jì)算出傳感器和被測(cè)物體之間的距離。
同時(shí)，光束在接收元件的位置通過(guò)模擬和數(shù)字電路處理，并通過(guò)微處理器分析，計(jì)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(hào)。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(dú)立設(shè)置檢測(cè)窗口。
回波分析法則是通過(guò)激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬(wàn)個(gè)激光脈沖到檢測(cè)物并返回至接收器，處理器計(jì)算激光脈沖遇到檢測(cè)物并返回至接收器所需的時(shí)間，以此計(jì)算出距離值，該輸出值是將上千次的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行的平均輸出，即所謂的脈沖時(shí)間法測(cè)量的。激光回波分析法適合于長(zhǎng)距離檢測(cè)，但測(cè)量精度相對(duì)于激光三角測(cè)量法要低，最遠(yuǎn)檢測(cè)距離可達(dá)250m。
激光位移傳感器常用于長(zhǎng)度、距離、振動(dòng)、速度、方位等物理量的測(cè)量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測(cè)等。
1、尺寸測(cè)定：微小零件的位置識(shí)別；傳送帶上有無(wú)零件的監(jiān)測(cè)；材料重疊和覆蓋的探測(cè)；機(jī)械手位置(工具中心位置)的控制；器件狀態(tài)檢測(cè)；器件位置的探測(cè)(通過(guò)小孔)；液位的監(jiān)測(cè)；厚度的測(cè)量；振動(dòng)分析；碰撞試驗(yàn)測(cè)量；汽車相關(guān)試驗(yàn)等。
2、金屬薄片和薄板的厚度測(cè)量：激光傳感器測(cè)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(jī)器發(fā)生故障。
3、氣缸筒的測(cè)量，同時(shí)測(cè)量：角度，長(zhǎng)度，內(nèi)、外直徑偏心度，圓錐度，同心度以及表面輪廓。
4、長(zhǎng)度的測(cè)量：將測(cè)量的組件放在指定位置的輸送帶上，激光傳感器檢測(cè)到該組件并與觸發(fā)的激光掃描儀同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，最后得到組件的長(zhǎng)度。
5、均勻度的檢查：在要測(cè)量的工件運(yùn)動(dòng)的傾斜方向一行放幾個(gè)激光傳感器，直接通過(guò)一個(gè)傳感器進(jìn)行度量值的輸出，另外也可以用一個(gè)軟件計(jì)算出度量值，并根據(jù)信號(hào)或數(shù)據(jù)讀出結(jié)果。
6、電子元件的檢查：用兩個(gè)激光掃描儀，將被測(cè)元件擺放在兩者之間，最后通過(guò)傳感器讀出數(shù)據(jù)，從而檢測(cè)出該元件尺寸的精確度及完整性。
7、生產(chǎn)線上灌裝級(jí)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(guò)傳感器時(shí)，就可以檢測(cè)到是否填充滿。傳感器用激光束反射表面的擴(kuò)展程序就能精確的識(shí)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(cè)量物體的直線度：首先你需要2-3個(gè)激光位移傳感器來(lái)進(jìn)行組合式的測(cè)量。然后將3個(gè)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(cè)量精度來(lái)確定三個(gè)激光位移傳感器之間的間距。最后，你需要讓這一個(gè)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(gè)傳感器測(cè)出來(lái)的距離差別越大則此物體的直線度越差，三個(gè)傳感器測(cè)出來(lái)的距離差別越小，說(shuō)明此物體的直線度越好，你可以根據(jù)你所要測(cè)量物體的長(zhǎng)度，以及三個(gè)傳感器安裝間的間距等數(shù)據(jù)來(lái)確立一個(gè)直線度的百分比，從而得到量化的信號(hào)輸出，已達(dá)到檢測(cè)物體直線度的目的。
實(shí)際應(yīng)用案例：
為了維持玻璃的平坦性，必須在更寬廣的范圍內(nèi)，進(jìn)行精確的控制溫度，這是因?yàn)槿绻诓ＡЩ鍍?nèi)產(chǎn)生溫度差，那么將會(huì)產(chǎn)生殘留應(yīng)力，而造成為彎曲等玻璃變形的，或者在切割時(shí)讓玻璃出現(xiàn)變形，影響了玻璃基板的穩(wěn)定性，并且還有可能因?yàn)闅埩魬?yīng)力的結(jié)果，在制程中貼付偏光板之后，會(huì)產(chǎn)生光的相位差，造成LCD模組出現(xiàn)漏光的現(xiàn)象。并且應(yīng)力作用會(huì)造成于玻璃表面的傷痕，也會(huì)讓基板產(chǎn)生破損的結(jié)果。
通過(guò)使用激光位移傳感器可以成功測(cè)量透明材質(zhì)的平坦度，從而彌補(bǔ)了傳統(tǒng)激光位移傳感器在透明材質(zhì)或鏡面反射測(cè)量上的不足，增加了激光位移傳感器新的應(yīng)用領(lǐng)域。
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