El funcionamiento y uso de sensores láser de medición de distancias
1. Desarrollo de sensores de distancia láser de tiempo de tránsito
La aplicación del láser en el campo de la detección es muy extensa, el contenido técnico es muy rico y el impacto en la producción y la vida social también es muy obvio. El alcance del láser es una de las primeras aplicaciones de los láseres. Esto se debe a que el láser tiene muchas ventajas, como una fuerte direccionalidad, alto brillo y buena monocromaticidad. Antes de 1965, la Unión Soviética utilizaba láser para medir la distancia entre la Tierra y la Luna (380´103 km) con un error de sólo 250 m. En 1969, los estadounidenses alunizaron con un reflector trasero en la luna y también utilizaron láseres para medir la distancia entre la Tierra y la Luna, con un error de solo 15 cm. El principio básico de utilizar el tiempo de transmisión del láser para medir la distancia es determinar la distancia del objetivo midiendo el tiempo necesario para que el láser avance y retroceda. . Ahora mismo:. Aunque el alcance del láser por tiempo de tránsito tiene un principio y una estructura simples, en el pasado se utilizó principalmente en investigaciones militares y científicas, pero es poco común en la automatización industrial. Porque el precio del sensor de alcance láser es demasiado alto, generalmente varios miles de dólares. Prácticamente todos los usuarios industriales buscan un sensor que permita una detección precisa de la distancia en distancias más largas. Debido a que en muchos casos, la instalación de sensores a corta distancia estará limitada por la ubicación física y el entorno de producción, el sensor de distancia láser de tiempo de tránsito actual resolverá el problema para los ingenieros en tales ocasiones.
2. Principio de funcionamiento
Cuando el sensor láser de tiempo de tránsito funciona, el diodo láser apunta al objetivo y emite pulsos láser. Después de ser reflejada por el objetivo, la luz láser se dispersa en todas direcciones. Parte de la luz dispersada regresa al receptor del sensor, donde es capturada por el sistema óptico y reflejada en el fotodiodo de avalancha. Un fotodiodo de avalancha es un sensor óptico con amplificación interna para que pueda detectar señales de luz extremadamente débiles. La distancia al objetivo se puede determinar registrando y procesando el tiempo transcurrido desde que se envía el pulso de luz hasta que se recibe. Tiempo de tránsito Los sensores láser deben determinar el tiempo de tránsito con extrema precisión porque la velocidad de la luz es muy rápida. Por ejemplo, la velocidad de la luz es de aproximadamente 3´108m/s, para lograr una resolución de 1mm, el circuito electrónico del sensor de tiempo de tránsito debe poder distinguir el siguiente tiempo extremadamente corto: 0,001m¸ (3´108m/s)=3ps Distinguir el tiempo de 3ps es un requisito exorbitante para la tecnología electrónica y el coste de implementación es demasiado alto. Pero los baratos sensores láser de tiempo de tránsito actuales sortean hábilmente este obstáculo, utilizando un principio estadístico simple, la regla promedio, para lograr una resolución de 1 mm y garantizar una respuesta rápida.
3. Resolver problemas que no pueden resolverse con otras tecnologías.
Los sensores de distancia láser de tiempo de tránsito se pueden utilizar donde otras tecnologías no pueden. Por ejemplo, un sensor fotoeléctrico común que cuenta la luz reflejada por un objetivo también puede realizar una gran cantidad de tareas de detección de posición de precisión cuando el objetivo está muy cerca. Sin embargo, cuando el objetivo está lejos o el color del objetivo cambia, es difícil para los sensores fotoeléctricos comunes hacer frente. Si bien los sensores avanzados de supresión de ruido de fondo y los sensores de triangulación funcionan bien cuando cambia el color del objetivo, su rendimiento se vuelve menos predecible cuando el ángulo del objetivo no es fijo o el objetivo es demasiado brillante. Además, los sensores de triangulación generalmente tienen un alcance limitado a 0.5 m. Sin embargo, los sensores ultrasónicos también se utilizan a menudo para detectar objetos a distancias mayores y, como no son ópticos, no se ven afectados por los cambios de color. Sin embargo, los sensores ultrasónicos miden la distancia en función de la velocidad del sonido, por lo que tienen algunas desventajas inherentes y no se pueden utilizar en las siguientes situaciones. ①Cuando el objetivo a medir no es perpendicular al transductor del sensor. Porque el objetivo de la detección ultrasónica debe estar dentro de un ángulo de no más de 10 grados desde el acimut vertical del sensor. ②Cuando se requiere que el diámetro del haz sea pequeño. Porque el haz ultrasónico general tiene 0,76 cm de diámetro cuando está a 2 m del sensor. ③Ocasiones en las que se requieren puntos de luz visibles para la calibración de posición. ④ ocasiones ventosas. ⑤ ocasiones de vacío. ⑥ Ocasiones en las que el gradiente de temperatura es grande. Porque en este caso la velocidad del sonido cambiará. ⑦ Ocasiones que requieren una respuesta rápida. El sensor de distancia láser puede solucionar la detección de todas las ocasiones anteriores.
