Un sensor de desplazamiento láser es un instrumento de medición que utiliza tecnología láser para medir la posición, el desplazamiento y otros cambios de un objeto medido. Consta de un láser, un detector láser y un circuito de medición.
Este tipo de sensor ofrece mediciones precisas sin contacto y es capaz de medir desplazamiento, espesor, vibración, distancia, diámetro y otras medidas geométricas precisas. El láser utilizado en el sensor tiene excelentes características de rectitud.
En comparación con los sensores ultrasónicos, los sensores de desplazamiento láser tienen un mayor nivel de precisión. Sin embargo, el dispositivo generador de láser es relativamente complejo y grande, lo que limita la gama de aplicaciones de los sensores de desplazamiento láser.
1. Principios básicos
Un sensor de desplazamiento láser es un dispositivo que mide con precisión la posición, el desplazamiento y otros cambios de un objeto sin contacto físico. Es ampliamente utilizado para detectar desplazamiento, espesor, vibración, distancia, diámetro y otras propiedades geométricas de objetos.
El principio de un sensor de desplazamiento láser se divide en dos métodos: triangulación láser y análisis de eco láser. El método de triangulación láser se utiliza normalmente para mediciones de alta precisión a corta distancia, mientras que el método de análisis de eco láser es adecuado para mediciones de larga distancia.
La siguiente es una breve introducción a estos dos métodos de medición del principio del sensor de desplazamiento láser.
El haz se procesa mediante procesamiento electrónico analógico y digital en la posición del elemento receptor. Después del microprocesamiento y el análisis interno, se calcula el valor de salida correspondiente y el valor de salida se utiliza para ajustar la emisión de luz al objeto. Esto ajusta la distancia de recorrido del haz de luz.
2. Objetivo
1. Medición de longitud
Para medir un componente, colóquelo en la posición designada en la cinta transportadora. El sensor láser, impulsado por el escáner láser, detectará y medirá el componente y, en última instancia, determinará su longitud.
2. Inspección de uniformidad
Coloque varios sensores láser en la dirección de inclinación de la pieza a medir y haga que un sensor emita directamente el valor de medición. Además, se puede utilizar software para calcular el valor de medición y mostrar el resultado en función de la señal o los datos recibidos.
3. Inspección de componentes electrónicos.
Utilice dos escáneres láser para colocar los componentes que se están midiendo entre ellos y luego obtenga datos a través de los sensores para evaluar la precisión y la integridad de las dimensiones de los componentes.
3. Triangulación
El transmisor láser proyecta un láser rojo visible sobre la superficie del objeto que se está midiendo a través de una lente. La luz láser dispersada desde la superficie del objeto pasa a través de la lente del receptor y es detectada por la cámara lineal CCD interna.
La cámara lineal CCD detecta el punto de luz en diferentes ángulos en función de la distancia al objeto. Utilizando este ángulo y la distancia conocida entre el láser y la cámara, el procesador de señal digital calcula la distancia entre el sensor y el objeto.
Luego, la posición del haz en el elemento receptor se procesa mediante circuitos analógicos y digitales, y el microprocesador calcula el valor de salida correspondiente. La señal de datos estándar se emite proporcionalmente en la ventana analógica definida por el usuario. Si se selecciona la salida de valor de conmutación, se activará dentro de la ventana definida y se apagará fuera de ella.
Tanto las salidas analógicas como las de conmutación pueden tener ventanas de detección independientes. El sensor de desplazamiento láser, mediante triangulación, puede alcanzar una linealidad máxima de 1 um con una resolución de 0,1 um. Por ejemplo, el sensor tipo ZLDS100 tiene una alta resolución del 0,01%, una alta linealidad del 0,1%, una respuesta rápida de 9,4 KHz y la capacidad de funcionar en entornos hostiles.
4. Análisis de eco
El sensor de desplazamiento láser utiliza el principio del análisis de eco para medir la distancia con precisión. El sensor consta de una unidad procesadora, una unidad de procesamiento de eco, un transmisor láser, un receptor láser y otros componentes.
Cada segundo, el transmisor láser envía un millón de pulsos láser al objeto detectado, que luego regresa al receptor. El procesador calcula el tiempo que tarda el pulso láser en llegar al objeto y regresar, lo que permite calcular el valor de la distancia.
Este valor se determina tomando el promedio de miles de mediciones utilizando el método del tiempo de pulso. Aunque el método de análisis de eco láser es adecuado para la detección a larga distancia, tiene menor precisión en comparación con el método de triangulación láser. La distancia de detección más larga que puede alcanzar es de 250 metros.
5. Aplicación de medición
Los sensores de desplazamiento láser se utilizan ampliamente para medir diversas cantidades físicas, incluidas longitud, distancia, vibración, velocidad, orientación y más. Estos sensores también han encontrado aplicaciones en la detección de fallas y el monitoreo de contaminantes del aire.
1. Medida del tamaño:
- Reconocimiento de la posición de los microcomponentes.
- Detección de la presencia de componentes en la cinta transportadora
- Detección de superposición y cobertura de material.
- Control de posición del manipulador (punto central de la herramienta)
- Monitoreo del estado del dispositivo
- Detección de la posición del dispositivo mediante pequeñas aberturas
- Monitoreo de niveles de líquidos
- Medición de espesor
- Análisis de vibraciones
- Medición de prueba de choque
- Pruebas relacionadas con automóviles, etc.
2. Medición de espesores de láminas y láminas metálicas:
Se utiliza un sensor láser para medir el espesor de las láminas de metal.
Detectar cambios de espesor puede ayudar a identificar arrugas, pequeños agujeros o superposiciones, evitando así fallos de la máquina.
3. Mida el cilindro y mida al mismo tiempo:
- Ángulo
- Longitud
- Excentricidad del diámetro interior y exterior.
- Afilar
- Concentricidad
- Perfil de superficie.
4. Medida de longitud:
Coloque el componente a medir en la posición designada en la cinta transportadora. Luego, el sensor láser detectará el componente y simultáneamente lo medirá utilizando el escáner láser accionado, determinando finalmente su longitud.
5. Inspección de uniformidad:
Disponga varios sensores láser en el sentido de inclinación de la pieza a medir. El valor de medición se puede emitir directamente a través de uno de los sensores. Además, se puede utilizar un programa de software para calcular el valor de medición basándose en las señales o datos y proporcionar el resultado.
6. Inspección de componentes electrónicos:
Coloque los componentes medidos entre dos escáneres láser y luego lea los datos a través del sensor para detectar la precisión y la integridad del tamaño del componente.
7. Inspección del nivel de llenado en la línea de producción:
El sensor láser está integrado en el proceso de producción de llenado del producto. A medida que los productos de llenado pasan por el sensor, este puede detectar con precisión si están llenos a su máxima capacidad. El sensor utiliza un programa avanzado de reflexión de rayo láser en la superficie para determinar con precisión si el llenado de los productos cumple con el estándar y la cantidad de los productos.
8. Rectitud del objeto medida por el sensor:
Primero, necesitará de 2 a 3 sensores de desplazamiento láser para una medición combinada, como se ilustra en la figura.
Luego, coloque los tres sensores de desplazamiento láser en línea recta, paralelos a la línea de producción, y determine el espacio entre ellos según la precisión de medición deseada.
Finalmente, haga que el objeto se mueva en una dirección paralela a la línea de instalación de los sensores de desplazamiento láser.
Cuando la línea de producción está alineada con la línea de instalación del sensor, cuanto mayor sea la diferencia de distancia medida por los tres sensores, peor será la rectitud del objeto. Por otro lado, una diferencia menor en la distancia medida por los tres sensores indica que el objeto está más recto.
Puede calcular el porcentaje de rectitud teniendo en cuenta la longitud del objeto a medir y la distancia entre las tres instalaciones de sensores, lo que da como resultado una señal de salida cuantificable.
Con esta configuración ha logrado con éxito el objetivo de detectar la rectitud de los objetos.
6. Clasificación del sensor de desplazamiento .
1. Sensor de desplazamiento de corrientes de Foucault
Poder de resolución:
La resolución de un sensor de corrientes parásitas puede alcanzar 0,1 mm, lo que es comparable a la de un sensor de desplazamiento láser.
Linealidad:
La linealidad de un sensor de corrientes parásitas suele ser baja, alrededor del 1% del rango de medición. Por otro lado, los sensores de desplazamiento láser más modernos tienen una linealidad de aproximadamente el 0,1%.
Condiciones de medición:
Los sensores de corrientes parásitas requieren que el objeto de prueba sea un material conductor y no magnético, como aluminio o cobre, pero no hierro.
Los sensores de desplazamiento láser, por el contrario, son capaces de medir objetos magnéticos y conductores.
2. Sensor de desplazamiento capacitivo
La precisión de los sensores de desplazamiento capacitivos es increíblemente alta, superando a la de los sensores de desplazamiento láser. Sin embargo, su alcance es bastante limitado, generalmente inferior a 1 mm. Por otro lado, los sensores de desplazamiento láser tienen un alcance mucho más amplio, con un rango máximo de medición de hasta 2 metros.
3. Sensor de desplazamiento de fibra óptica
El principio de medición de un sensor de desplazamiento de fibra óptica es determinar el desplazamiento de un objeto detectando cambios en el flujo luminoso y la intensidad de la luz reflejada desde la superficie del objeto debido al desplazamiento.
La sonda del sensor consta de una fibra óptica transmisora y una fibra óptica receptora.
Para objetos pequeños, los sensores de desplazamiento convencionales sin contacto están limitados por el área de reflexión, lo que da como resultado un rendimiento de medición deficiente. Sin embargo, el sensor de desplazamiento de fibra óptica se puede diseñar con una sonda muy pequeña (diámetro mínimo de 0,2 mm), lo que lo hace adecuado para medir objetos pequeños.
Además, se puede realizar en forma de transmisión y recepción lineal.
El valor de desplazamiento se calcula midiendo el grado de blindaje del objeto a la fibra óptica durante el proceso de desplazamiento, con una precisión de hasta 0,01um.
El rango de medición máximo del sensor es de 4 mm.
