Il funzionamento e l'uso dei sensori di misurazione della distanza laser
1. Sviluppo di sensori di distanza laser a tempo di transito
L'applicazione del laser nel campo del rilevamento è molto ampia, il contenuto tecnico è molto ricco e anche l'impatto sulla produzione e sulla vita sociale è molto evidente. La misurazione del laser è una delle prime applicazioni dei laser. Questo perché il laser presenta molti vantaggi come forte direzionalità, elevata luminosità e buona monocromaticità. Prima del 1965, l’Unione Sovietica utilizzava il laser per misurare la distanza tra la terra e la luna (380´103 km) con un errore di soli 250 m. Nel 1969, gli americani sbarcarono sulla Luna con un riflettore posteriore e usarono anche i laser per misurare la distanza tra la Terra e la Luna, con un errore di soli 15 cm. Il principio di base dell'utilizzo del tempo di trasmissione del laser per misurare la distanza è determinare la distanza del bersaglio misurando il tempo necessario al laser per andare avanti e indietro. . Proprio adesso:. Sebbene il raggio laser a tempo di transito abbia un principio e una struttura semplici, in passato veniva utilizzato principalmente nella ricerca militare e scientifica, ma è raro nell'automazione industriale. Perché il prezzo del sensore laser è troppo alto, generalmente diverse migliaia di dollari. Praticamente tutti gli utenti industriali sono alla ricerca di un sensore che consenta un rilevamento preciso della distanza su distanze maggiori. Poiché in molti casi, l'installazione di sensori a distanza ravvicinata sarà limitata dalla posizione fisica e dall'ambiente di produzione, l'attuale sensore di distanza laser con tempo di transito risolverà il problema per gli ingegneri in tali occasioni.
2. Principio di funzionamento
Quando il sensore laser del tempo di transito funziona, il diodo laser è puntato sul bersaglio ed emette impulsi laser. Dopo essere stata riflessa dal bersaglio, la luce laser si diffonde in tutte le direzioni. Parte della luce diffusa ritorna al ricevitore del sensore, dove viene catturata dal sistema ottico e trasmessa al fotodiodo da valanga. Un fotodiodo da valanga è un sensore ottico con amplificazione interna in grado di rilevare segnali luminosi estremamente deboli. La distanza dal bersaglio può essere determinata registrando ed elaborando il tempo trascorso dal momento in cui l'impulso luminoso viene inviato fino alla sua ricezione. Tempo di transito I sensori laser devono determinare il tempo di transito con estrema precisione perché la velocità della luce è molto elevata. Ad esempio, la velocità della luce è di circa 3´108 m/s, per ottenere una risoluzione di 1 mm, il circuito elettronico del sensore di misurazione del tempo di transito deve essere in grado di distinguere i seguenti tempi estremamente brevi: 0.001m¸ (3´108m/s)=3ps Distinguere il tempo di 3ps, questo è un requisito esorbitante per la tecnologia elettronica, e il costo di implementazione è troppo alto. Ma gli attuali sensori laser economici del tempo di transito aggirano perfettamente questo ostacolo, utilizzando un semplice principio statistico, la regola della media, per ottenere una risoluzione di 1 mm e garantire una risposta rapida.
3. Risolvere problemi che non possono essere risolti da altre tecnologie
I sensori di distanza laser del tempo di transito possono essere utilizzati laddove altre tecnologie non possono. Ad esempio, un comune sensore fotoelettrico che conta la luce riflessa da un bersaglio può anche eseguire un gran numero di attività di rilevamento della posizione di precisione quando il bersaglio è molto vicino. Tuttavia, quando il bersaglio è lontano o il colore del bersaglio cambia, è difficile per i normali sensori fotoelettrici farcela. Mentre i sensori avanzati di soppressione del rumore di fondo e i sensori di triangolazione funzionano bene quando cambia il colore del target, le loro prestazioni diventano meno prevedibili quando l'angolo del target non è fisso o il target è troppo luminoso. Inoltre, i sensori di triangolazione hanno generalmente una portata limitata entro 0,5 m. I sensori a ultrasuoni vengono spesso utilizzati anche per rilevare oggetti a distanze maggiori e, poiché non sono ottici, non sono influenzati dai cambiamenti di colore. Tuttavia, i sensori a ultrasuoni misurano la distanza in base alla velocità del suono, pertanto presentano alcuni svantaggi intrinseci e non possono essere utilizzati nelle seguenti situazioni. ①Quando il target da misurare non è perpendicolare al trasduttore del sensore. Perché l'obiettivo del rilevamento ultrasonico deve trovarsi entro un angolo non superiore a 10 grado dall'azimut verticale del sensore. ②Quando il diametro del raggio deve essere piccolo. Perché il raggio ultrasonico generale ha un diametro di 0,76 cm quando si trova a 2 m di distanza dal sensore. ③Occasioni in cui sono necessari punti luminosi visibili per la calibrazione della posizione. ④ occasioni ventose. ⑤ occasioni di vuoto. ⑥ Occasioni in cui il gradiente di temperatura è elevato. Perché in questo caso la velocità del suono cambierà. ⑦ Occasioni che richiedono una risposta rapida. Il sensore di distanza laser può risolvere il rilevamento di tutte le occasioni sopra indicate.
