用激光传感器技术测量距离

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制造检测应用曾经只需要简单的物体存在和缺失检测，现在要求传感器解决苛刻的测量和质量控制任务。获得准确和稳定的测量是确保一致的产品质量和连续生产的关键。

激光传感器技术能够以高速、高精度的性能解决这些检测应用。它可以用于多种材料、反射表面和颜色，允许制造商在一系列行业中收集连续的测量，包括移动过程的应用，冲压或机器部件，软的或粘的部件。

先进的激光传感器包括一个坚固的，独立的外壳，一个精确的激光发射器，一个线性成像仪和用户配置的输出。激光传感器不需要外部控制器进行调整。操作人员可以简单地将激光传感器放置在任何位置，包括机器无法进入的区域或恶劣的环境，并通过各种软件工具进行所有必要的调整和配置。

线性成像系统
线性成像仪是现代激光距离传感器(定义为传感器的眼睛)的主要组成部分之一，它由数百或数千个像素排成一条线组成。一些先进的激光传感器是基于光学三角测量原理，其中包含了线性成像仪。线性图像用于精确检测目标在传感器前的位置，最终得到准确、稳定的测量结果。激光发射器通过透镜向目标或物体发射可见光。激光从目标表面漫反射，然后传感器上的接收透镜聚焦反射光，在线性成像仪上产生一个光点。

目标距离传感器的距离决定了光通过接收透镜的角度;这个角度决定了接收到的光线将击中线性成像仪的位置。如果目标距离很远(在最大指定范围内)，那么光将落在离激光发射器最近的成像仪末端。或者，如果目标在它最近的位置(在最小指定的距离)，那么光将落在离激光发射器最远的成像仪的另一端。光在线性成像仪上的位置是在工厂为所有有效的目标距离校准的。接收到的光经过模拟和数字电子处理，并由数字信号处理器(DSP)进行分析，它通过计算线性成像仪上接收到的光的位置，并更新传感器输出来指示正确的目标距离，从而非常精确地确定相对于测量范围开始时到当前目标的距离。

配置软件
现代激光传感器技术的一个优点是配置软件工具，它允许直接、简单的测量应用程序和资源访问工具，更复杂的测量应用程序。配置器软件可以轻松设置传感器，并在调整传感器参数时监控其性能。该软件允许操作人员通过PC控制传感器，并提供数据采集工具以图形化方式显示测量结果。它还允许操作人员设置测量参数，如模拟输入缩放、平均和样本大小。

配置器软件可以提供一步一步的操作，以建立独特的测量应用程序，如使用一个传感器的位移测量，或配对两个传感器的厚度测量。例如，要获得厚度测量，两个激光传感器自动同步在一起，不需要外部控制器来调整传感器的测量速率或计算厚度。测量数据通过串口通信输出，然后通过软件显示在PC上。厚度测量也可以直接作为4-20 mA输出用于PLC或数据采集卡。通过在每个步骤中提供图形图像(包括与传感器位置相关的布线和连接)，软件提高了传感器的可用性。先进的应用，包括一个混合位移和厚度测量的传感器网络也成为可能。

技术的好处
与传统机械测量设备相比，激光传感器技术具有非接触式测量、测量面积小、数据采集速度快、固态设计和操作灵活等优点。

非接触式测量
使用非接触式测量，激光传感器不会经历任何机械磨损或与目标接触。此外，目标或对象可以在检查期间移动，如在轮胎磨损测量或测量大容量装配线上的零件。非接触式测量也增加了传感器在更广泛的材料上的使用。由于传感器不影响物体，操作人员可以很容易地获得精确的位移或厚度测量的软或容易变形的材料，包括橡胶，塑料或木材，所有不变形的部分或影响测量的准确性。

小测量区域
今天先进的激光传感器具有精确的激光发射器，甚至可以测量最小的部分特征或目标。此外，激光发射器可以很容易地对准目标上感兴趣的特征，快速提供关键感兴趣区域所需的测量。

高速数据
与机械测量设备(如接触探头或卡尺)相比，激光传感器有能力实现高速测量——有些传感器每秒捕获超过4000次测量。机械测量设备通常要慢得多，需要操作人员仔细定位设备以获得准确的读数。激光传感器提供可重复测量，而没有移动物体和损害最终结果的风险。高速数据功能还允许传感器用于测量时变距离。例如，激光传感器可以实时测量旋转轴的振动，以描述其性能或表明维护的需要。

固态测量
激光传感器采用坚固耐用的外壳，可以安装在重型工业应用中。如果没有在其他测量设备中发现的机械探头，则对传感器的损坏风险很小。固态激光传感器一般不需要定期校准，降低了成本。

灵活的操作
激光传感器提供了更高的性能，能够根据目标颜色和表面光洁度快速调整激光强度。例如，在高速生产线上，激光传感器可以测量彩虹纸颜色的堆叠高度，确保正确的包装数量。或者它可以测量冲压的金属零件，而不受表面热处理过程导致的零件颜色变化的影响。自动激光功率和测量速率控制确保在变化或挑战性的目标条件下可靠的测量。另外，为了满足应用要求，当需要恒定的测量输出速率时，测量速率可以是固定的。

技术的缺点
尽管激光传感器技术为许多行业提供了精确的测量解决方案，但与传统的机械测量设备相比，它有一个显著的缺点——成本。激光传感器比卡尺、机械千分尺或接触式LVDT位移探头更贵。除了设备本身的成本，激光传感器增加的灵活性提供了简单的机械检查测量一个部件和记录数据的结果，更大的设置复杂性。然而，如前所述，现在的一些激光传感器包括软件，通过提供一步一步的操作来帮助传感器安装和整体操作，从而降低启动和运行时成本。

应用程序类型
激光传感器的应用分为三个主要类别:质量控制、防错和定位。质量控制应用包括生产特定零件的过程或机器，并测量零件以确保它符合质量要求。

例如，在干墙制造过程中，操作员检查干墙板厚度是否均匀，以满足一定的行业标准，包括芯和边的厚度，边的直线度和长度。为了确保满足这些标准，一个激光传感器网络被战略性地放置来对薄板进行连续的厚度测量。如果任何一对厚度传感器显示测量不符合规格，传感器输出可用于通过伺服电机调整辊的位置，立即对生产线进行在线调整。在线过程控制有助于消除报废材料，提高产品的整体质量和一致性。

第二类应用是防错，如在将金属插入冲压机前检查金属厚度。为了防止冲压机损坏和避免制造坏零件，操作人员必须将正确的钣金厚度装入冲压机，以制造准确的零件。一对同步工作模式的激光传感器可以测量厚度，以确保正确的材料加载，保持连续和高质量的工作。另一个防错的例子是在装配线上。激光传感器用于检查缺失的部件或测量单个组件，以确保组件中的每个组件都已正确安装，从而在关键检查点实现一致的堆叠高度。这不仅保证了产品质量，而且也限制了潜在的成本与返工或修复缺失或错误的部分。

激光传感器也用于定位应用。他们测量一个机器零件的位置，以确保在制造过程中的闭环过程控制。例如，激光传感器可以测量空气动力气缸的特定表面，以验证其位置——确认气缸每次伸展和收缩到相同的端点。这确保了制造过程正在被正确、准确和可靠地执行，最大限度地减少生产停机时间和废料。

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