激光传感器双厚度测量

激光三角测量传感器


他们如何工作,他们可以为您的测量需求工作吗?

在这种激光三角测量测量指南中,我们将介绍激光三角测量,影响和因素的基础知识,以考虑您的应用,激光传感器性能的最佳实践以及单点激光三角测量传感器的常见实际应用。

三角测量测量原理

三角测量法图激光三角测量传感器的基础。

2.激光三角测量传感器的特性

3.影响激光传感器读数的影响/条件

4.现实世界应用

三角测量测量原理激光三角测量测量方法

一种精确测量目标距离的方法是使用激光三角测量传感器。这种方法被称为三角剖分,因为传感器外壳、发射的激光和反射的激光形成一个三角形。

激光束从仪器投影,并从目标表面漫射到收集透镜。该镜头位于与激光发射器相邻的设定距离。镜头在线性阵列检测器(CMOS阵列)上聚焦点的图像。检测器视图从根据特定模型而变化的角度视图测量范围。然后,通过数字或模拟信号处理对检测器像素上的点图像的位置,以确定对目标的距离。探测器将光线落在上面的光线,所以更长的曝光时间允许更大的敏感性对弱反射。光束从一侧观察,使得点的表观位置随着目标的距离而变化。

对于可视化表示,请参阅简化的敏锐激光三角测量图。新万博网站网页版在单点三角测量传感器(短距离传感器)和2D / 3D激光扫描仪中,激光三角测量原理。在本文中,我们的激光三角测量指南将为您提供关于激光三角测量特性的高级信息,影响最佳激光传感器性能的/因素,以及单点激光三角测量传感器的最佳应用领域。

激光三角测量传感器的特点

非接触式测量与接触测量非接触式测量

由于激光三角测量传感器利用发射的激光束的光点位置进行测量,该技术允许在不接触材料的情况下进行测量;因此有了“非接触式测量”这一术语。非接触式测量使得能够在高速和长距离测量,而不会损坏目标材料或干扰目标的路径。长距离和高速测量的能力使激光位移传感器可以用于无数的应用,包括振动测量,测量敏感材料和在线,高速工艺应用。

测量范围

测量范围,或有时称为跨度,是测量端点之间的工作距离,传感器将可靠地测量位移。激光三角测量传感器有不同的模型,可以测量不同的测量范围。传感器测量范围越短(在同一传感器家族内),通常激光就越精确。这是因为相对于较长的测量范围,较短的测量范围的单位距离有更多的检测器像素。距离测量传感器倾向于关注更长的范围,而且激光位移传感器倾向于专注于精确的短程测量。

在特定的量程模型中,当目标材料接近测量量程的远端时,精度会略有下降,但仍保持在规格范围内。通常,激光校准证书可从制造商的要求。

支架/基地距离

所有激光三角测量传感器在测量范围开始之前都有一个死区,称为“基础距离”。重要的是要注意其中的探测器激光传感器直到目标被放置在测量范围内才会看到目标。由于每个三角测量传感器的构建都是为了精确测量一定的范围,所以探测器、透镜和激光束的定位只考虑在预定测量范围内对齐的激光光斑。距离是用来描述测量范围或焦点的中间位置的术语。在对峙距离处,激光光斑尺寸最小(可视参考三角剖分图)。

线性度与解决方案

一个共同的混合。简而言之,线性度是整个测量范围内最糟糕的案例精度。分辨率是传感器可以可靠地检测的最小变化。鉴于合作目标,您的真实准确性将在这两个值之间,但没有比线性度更糟糕。如果使用测量范围的一小部分,则相对误差很可能更接近分辨率。如果使用传感器模型的全尺度范围,则误差很可能更接近传感器的线性。

通常,数据表上列出的线性度规范将谨慎审查。数据操纵或数据按摩非常常见,重要的是要读取数据表底部的脚注。在敏锐新万博网站网页版度下,我们的校准程序并非使用“专有目标”,它是在500Hz的85%扩散的白色,哑光目标完成。如果您的申请与我们的校准条件不类似,则结果可能会略有不同。我们鼓励客户测试演示单位,让激光在您的环境中和您的材料中证明自己。

影响可能影响激光传感器读数的/条件

三角测量传感器是精确的测量装置。必须考虑所有固定设备,环境条件,传感器对准,材料颜色,饰面和方向。本节对于有助于确保其他因素的最佳性能非常重要。

适当的传感器对准/固定

一般来说,激光传感器安装固定激光传感器的通孔。固定装置应与这些孔的位置相匹配,并保持激光头垂直于感兴趣的目标。以下内容将为您的应用程序产生最佳结果。

安装:通常,对于最佳结果,应安装激光传感器,使激光束尽可能接近完美的90°角。如果激光传感器未安装在完美的90°角或可测量的目标不是垂直于激光束的情况下,则由于余弦误差,读数可能是OFF规范。精确的固定和/或使用2点校准可以有助于降低余弦误差。

温度:重要的是,保持激光三角测量传感器的夹具适用于环境中的温度。温度变化会导致安装材料的膨胀和收缩,这导致距离对目标的距离变化。固定材料对于最小化这种效果是重要的。例如,通常在高热环境中的铝块上建议钢安装块,因为铝结构在热量中膨胀更多,因此增加了假距离读数的机会。

振动:重要的是要确保在固定期间采取预防措施以最小化振动。任何振动都会影响激光的准确性并潜在地减少激光的寿命。如果传感器用于微米分辨率,则这尤其重要。影响传感器的任何振动都会影响测量信号。

参考表面:值得注意的是,必须考虑目标依赖的表面以确保正确读数。如果表面容差太大,则可能会影响传感器的读数。例如,如果尝试使用一个激光传感器精确测量目标的高度并且参考材料具有翘曲或表面缺陷的变化,则激光测量将反映这些缺陷。这将导致目标材料的高度测量不正确。

诸如光纤面板的参考表面用于确保稳定的表面。电动参考表面如线性翻译级用于整个材料的轮廓上的精确测量。

环境条件

三角测量传感器是精确的测量装置,因此必须考虑环境因素。为了最佳传感器性能,最佳稳定测量需要至少25分钟的传感器预热时间。

温度:影响激光传感器精度的最常见的环境问题是温度。不仅电子器件表现出温度漂移,而且如前所述,机械元件和夹具的膨胀和收缩可以物理地改变传感器的间隙。在微米分辨率级别的测量中尤其如此。

需要注意的是,激光传感器只能在特定的温度范围内工作。为了增加激光的寿命和寿命,如果可能的话,避免将传感器放置在温度限制的远端环境中。可以使用冷却罩或加热器来保持适当的环境温度。

其他环境条件:对于激光三角测量传感器,保持光路的清洁、不受障碍物或异物的干扰是很重要的。污物、灰尘和烟雾会影响测量结果。有两种环境因素,如污垢、灰尘和烟雾会造成问题:要么激光无法通过灰尘/烟雾看到目标,要么激光无法看到目标,因为窗户很脏。如果激光不能看透尘埃/烟雾,它就不能进行测量。如果激光能穿透灰尘/烟雾,那么你只需定期清洁窗户。

为了清洁镜片,建议使用98%的异丙醇。为了达到最好的效果,应该用不起毛的棉布或光学抹布擦拭镜片,用酒精蘸湿,朝一个方向擦拭,然后让其蒸发。通常情况下,为了便于排除故障,如果激光传感器由于可见性而无法读取数据,通常会出现“超出范围”的错误输出,以通知维护团队。

定向激光传感器

对于某些应用,了解如何为最佳效果定位激光传感器。

用于在不均匀的轮廓或狭窄的空间内测量:

测量在不均匀的曲线或紧密狭窄的空间

对于在狭窄空间内测量的应用,重要的是不要阻挡激光束或激光探测器的视野。同样的概念可以应用于钻孔、盲孔和移动目标表面的边缘。当轮廓穿过具有不平整表面的物体时,透射光和接收光之间可能发生遮挡,导致信号被遮挡。如下图所示安装传感器将有助于减少跨物体测量时被阻塞的信号的影响。

用于测量滚动物体或弯曲物体:

测量滚动物体或弯曲物体

激光传感器也可用于测量弯曲滚动目标。有关最佳效果,请按照附图所示安装传感器。光束应直接定位朝向曲率的中心。这将基本上消除了激光器的任何倾斜。另外,建议确保激光器的主体平行于弯曲物体的长度,从而没有错误的镜面反射或来自物体曲线的斑点的阻碍。

材料类型

当决定一个三角测量传感器是否会进行所需的测量时,材料是一个关键方面。对于材料的颜色和表面处理都是如此。这些因素在每一个应用中都必须考虑到,因为目标会影响传感器的整体性能。一般来说,三角激光需要能够看到目标激光斑点的漫反射来进行测量。本节的目的只是作为不同材料类型的一般指导方针,因为目标的测量结果因情况而异。

三角测量激光器,表面材料和可用性锥体最佳材料:最理想的目标是一致的白色哑光目标。哑光目标是理想的,因为激光点在这种材料上扩散和散射在宽弧上,然后是大多数材料。这是重要的,因为从目标材料分散或散射的光更均匀,光线将到达检测器,导致信号更稳定。白色目标是理想的,因为它允许最漫长的光反射回探测器。达到探测器的更多漫射光意味着读数受到外部噪声和光的影响,通常导致更好的分辨率。这些靶的实例是白色的哑光纸或白色陶瓷量表块。

几乎不可衡量的目标:由于激光最有可能穿过目标的顶部表面,因此不建议使用三角测量激光器测量透明材料。如果您的应用要求振动测量,并且目标是半透明的,则激光传感器已经证明了读取位移的成功。然而,通常,对激光三角测量传感器难以对透明材料进行精确距离测量的依赖性。使用白光技术的共聚焦传感器更适合测量透明材料。

闪亮的目标:闪亮的目标不是激光三角测量传感器最理想的目标,因为有更少的漫射光供探测器观察。举个极端的例子,如果你用激光照射一个高品质的光学镜子,激光束会直接反射回它的来源。在这种情况下,探测器将永远无法看到一个扩散的激光光斑,因此无法进行测量。然而,尽管有这个极端的例子,激光三角测量传感器有能力很好地测量闪光目标。通常情况下,有足够的散射反射的闪光目标,传感器执行一个可靠的读数。对于非常闪亮的目标,可能更困难,诱导激光和目标之间的一个小角度,以确保它获得足够的光返回接收器可能有助于实现测量。

发光(热)材料:发光发热的表面很难用红色激光二极管传感器测量。红色激光器设计有一个过滤器,以确保只有红色激光波长到达探测器,但当一个发光的物体发出许多相同波长的光,红色激光斑可能会迷失在其余的光中。为了抵消这种影响,激光制造商提供不同波长的激光二极管,如蓝色,以确保测量热,发光的红色/橙色材料。

黑暗材料:深色表面,如黑色橡胶,可以减少传感器能看到的光量,但可以用激光三角测量传感器测量。可能需要调整曝光时间,以帮助适应最有效的光强度。如果暗表面吸收过多的光并影响测量,可以提供更强大的激光二极管以获得最佳性能。

一般原则:只要传感器可以看到目标上的位置,材料不应该是一个问题。一个好的拇指规则是如果你可以看到目标材料上的光点,那么你知道你的激光探测器也能看到它。

几乎不可能为每种可能的材料列出规格。每个激光制造商都经历了同样的问题,特别是当涉及到目标材料的影响时。这就是为什么在大多数情况下,我们鼓励客户在购买前在其设施测试该单位。在敏锐新万博网站网页版度下,我们拥有一系列全面的演示单位,仅用于测试目的。

材料倾斜

在测量目标时,必须考虑材料的倾斜角度,尤其是在扫描剖面表面时。如上所述,材料目标和光洁度也可以在与激光束的方向相对于主导的材料倾斜时影响性能。在x和y轴上的轻微材料倾斜,主要仅影响具有高反射目标的读数。由于来自目标材料的漫射反射与不同的材料变化,因此倾斜角的性能易于测量物体表面的反射率并且是非常依赖的目标。

现实世界应用

三角测量传感器非常适合以高精度测量距离范围的距离,位置和位移。由于它们的多功能性,激光三角测量传感器用于许多应用和行业,用于非接触式位移测量。从自动化过程控制,研发测试和测量到OEM集成,许多行业都受益于激光传感器。以下是常见三角测量应用程序的具体示例:

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新万博网站网页版Acuity是激光三角测量传感器最流行的应用厚度测量。从内联进程测量到研发测试,许多刻度客户都需要精确的厚度测量来进行质量控制和库存管理目的。新万博网站网页版许多次敏感已将我们的激新万博网站网页版光三角测量传感器作为手动接触仪,LVDT传感器或寻求改善其较低性能激光三角测量传感器的厚度测量。

激光三角测量厚度测量可以用一个或两个传感器进行。通过一个激光,当物体静止并且与参考表面接触时,可以进行厚度测量。表面缺陷误差,目标翘曲,材料振动和其他外部因素可以用一个激光产生负面影响结果。这就是为什么一个激光厚度测量主要在研发设施中看到或仔细控制的环境,其中可以考虑所有其他外部因素。

由于许多客户没有能够在理想条件下测量目标材料,因此测量厚度最常用的方式是双相反激光器。

当用激光传感器进行双重厚度测量时,重要的是要对齐传感器的光束,并同时从两个头进行测量和加工。如果不考虑这两个因素,就不会进行适当的厚度测量。如果正确地固定、对齐和同步,诸如振动测量等因素将不会影响厚度读数。

新万博网站网页版敏感激光三角测量传感器在许多材料中精确地进行,例如纸张,箔,绝缘,层,板,橡胶,板,铝,轧钢,胶合板等的许多不同的形状和形式。

例子:过去的厚度


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