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浅谈光电测距传感器的功能与技术

文章出处:新闻资讯 责任编辑:深圳市广陵达科技有限公司 发表时间:2024-08-28 09:56:16

      三角测量

      距离测量基于三角测量原理。激光束将物体照射成一个小点。传感器的接收器(光电二极管线)检测该点的位置。入射角随距离变化,从而改变接收器上激光点的位置。光电二极管线由集成的微控制器读取。控制器根据光电二极管线上的光分布准确计算出角度,然后据此计算出物体的距离。这个距离可以通过串行端口发出,也可以转换成与距离成比例的输出电流。微控制器保证了高线性度和测量精度。光电二极管线路和微控制器的结合可以抑制干扰反射,从而提供来自关键表面的可靠数据。传感器通过调整内部灵敏度来适应不同的颜色,因此几乎不受物体颜色的影响。如果测量范围内没有物体,或者接收到的光线不足以正确检测物体(例如传感器脏污),则会激活数字输出。可能的分辨率和精度随距离的变化而变化。同样的距离 Δd,在靠近传感器时会导致角度 α1 发生较大变化,而在较远距离时,角度 α2 的变化要小得多(见图)。微控制器对这种非线性行为进行校正,使输出信号与距离保持线性关系。

光电传感器的三角测量示意图

      测量功能

距离测量窗口测量
在距离测量中,传感器可立即投入使用,并给出传感器到物体的距离。测量值可用于物体的精确定位或系统控制。数字输出也可作为选项进行参数设置。例如,如果要检测物体的尺寸精度,可以通过教入一个基准来直接窗口测量,从而直接确定与标称尺寸的偏差。在这里,数字输出也可以进行相应的参数设置。
光电传感器的距离测量示意图光电传感器的窗口测量示意图


      光束形状

      除了不同的尺寸和范围外,光束形状也起着特别重要的作用。经过不断的研发,堡盟现在可以通过新的 “多点 ”测量原理在其产品组合中提供三种不同的光束形状:


点激光线激光多点激光
激光聚焦点小于 0.4 mm,可精确测量小物体凭借小于 10 mm 的精细激光线,可对粗糙表面和彩色纹理表面进行稳定测量使用超长激光线 < 72 mm,通过 600 多次测量,对不均匀光泽和非常粗糙的表面进行稳定测量
光电传感器的点激光示意图光电传感器的线激光示意图光电传感器的多点激光示意图


      最佳聚焦范围

      激光测距传感器可实现分辨率小于一微米的高精度距离和位置测量。但在实际应用中,干扰效应会降低光学距离测量的重复性。堡盟OM70激光测距传感器采用了可选择的聚焦范围,显著提高了局部重复性,从而确保了更可靠的测量结果和更高的过程可靠性,适用于自动化测量任务。


      特点

抗环境光能力强自动曝光控制同步输入/触发
传感器中集成的强大算法使激光测距传感器对外部光源非常不敏感。这确保了可靠、稳健的运行。Baumer 的光学测距传感器通过改变传输强度和优化曝光时间,自动适应不同的物体颜色和亮度水平。因此,它们不受物体反射率的影响。也可以测量反射率高达 2% 的物体。多个传感器的测量可通过同步输入进行同步。对于厚度测量,可通过同步输入在同步模式下同时触发两个传感器。另一方面,在异步模式下,应用中相互干扰的几个传感器可以有意地一个接一个地操作。
光电传感器具有抗环境光能力强的特点光电传感器具有自动曝光控制的特点光电传感器具有同步输入/触发的特点


可编程滤波器功能可编程测量范围可配置的开关量输出
通过激活滤波功能可以降低输出信号的噪声,从而提高分辨率。滤波器用于抑制测量误差。只有在一定数量的测量值之后,输出才会发生变化。滤波器不会影响测量频率,但会影响响应时间。可以通过选择预定义的精度模式对滤波器功能进行参数设置。用户可通过示教按钮、示教线或显示屏在最大测量范围内调整测量范围。在此示教范围内,模拟输出具有全行程,因此测量精度更高。出厂设置为最大测量范围。一旦定义的测量值超过或低于设定值,开关输出就会立即切换。为了获得可靠的开关信号,滞后(开关点与返回开关点之间的差值)可以毫米为单位的绝对值进行参数设置。无论物体在视场中的位置如何,都能确保系统安全运行。
光电传感器具有可编程滤波器功能的特点光电传感器具有可编程测量范围的特点光电传感器具有可配置的开关量输出的特点


      飞行时间/运行时间测量

      使用运行时间测量方法,可以通过测量信号在所覆盖范围内移动所需的时间来间接测量距离。这在现实世界中的应用如下:发送装置发射脉冲信号,当信号被物体反射时,传感器的接收器接收到信号。传感器的电子装置会评估所经过的时间和/或遇到的相位偏移,然后将其转换为距离信息。通过应用运行时间技术,即使在很远的距离也能精确可靠地探测到物体。

光电传感器飞行时间/运行时间测量示意图

      多光斑截面传感器

      堡盟创新的多点测量原理基于光截面技术。传感器每次测量最多可确定 600 个物体的测量值,并通过智能评估程序根据这些值计算出距离。在 500 Hz 的测量频率下,传感器的分辨率可达 2 µm,因此能够提供稳定、精确的测量结果。

多光斑截面传感器


备注:本文来源于 Baumer 官网。


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