El funcionament i l'ús de sensors de mesura de distància làser
1. Desenvolupament de sensors de distància làser de temps de trànsit
L'aplicació del làser en el camp de detecció és molt àmplia, el contingut tècnic és molt ric i l'impacte en la producció social i la vida també és molt evident. L'abast làser és una de les primeres aplicacions dels làsers. Això es deu al fet que el làser té molts avantatges, com ara una forta direccionalitat, una gran brillantor i una bona monocromaticitat. Abans de 1965, la Unió Soviètica utilitzava el làser per mesurar la distància entre la terra i la lluna (380´103 km) amb un error de només 250 m. El 1969, els nord-americans van aterrar a la Lluna amb un reflector posterior a la Lluna, i també van utilitzar làsers per mesurar la distància entre la terra i la Lluna, amb un error de només 15 cm. El principi bàsic d'utilitzar el temps de transmissió làser per mesurar la distància és determinar la distància objectiu mesurant el temps necessari perquè el làser vagi d'anada i tornada. . Ara mateix:. Tot i que l'abast làser de temps de trànsit té un principi i una estructura simples, en el passat s'utilitzava principalment en investigacions militars i científiques, però és rar en l'automatització industrial. Com que el preu del sensor de distància làser és massa alt, generalment diversos milers de dòlars. Pràcticament tots els usuaris industrials busquen un sensor que permeti una detecció precisa de la distància a distàncies més llargues. Com que, en molts casos, la instal·lació de sensors a poca distància estarà limitada per la ubicació física i l'entorn de producció, el sensor de distància làser de temps de trànsit d'avui solucionarà el problema dels enginyers en aquestes ocasions.
2. Principi de funcionament
Quan el sensor làser de temps de trànsit funciona, el díode làser està dirigit a l'objectiu i emet polsos làser. Després de ser reflectida per l'objectiu, la llum làser es dispersa en totes direccions. Part de la llum dispersa torna al receptor del sensor, on és capturada pel sistema òptic i capturada al fotodíode d'allau. Un fotodíode d'allau és un sensor òptic amb amplificació interna perquè pugui detectar senyals de llum extremadament febles. La distància a l'objectiu es pot determinar registrant i processant el temps transcorregut des que s'envia el pols de llum fins que es rep. Temps de trànsit Els sensors làser han de determinar el temps de trànsit amb una precisió extrema perquè la velocitat de la llum és molt ràpida. Per exemple, la velocitat de la llum és d'uns 3´108m/s, per tal d'aconseguir una resolució d'1 mm, el circuit electrònic del sensor d'abast de temps de trànsit ha de ser capaç de distingir el següent temps extremadament curt: 0,001 m¸ (3´108 m/s)=3ps Per distingir el temps de 3ps, aquest és un requisit exorbitant per a la tecnologia electrònica i el cost d'implementació és massa elevat. Però els sensors làser de temps de trànsit barats actuals eviten aquest obstacle, utilitzant un principi estadístic senzill, la regla mitjana, per aconseguir una resolució d'1 mm i garantir una resposta ràpida.
3. Resoldre problemes que no es poden resoldre amb altres tecnologies
Els sensors de distància làser de temps de trànsit es poden utilitzar allà on altres tecnologies no. Per exemple, un sensor fotoelèctric comú que compta la llum reflectida d'un objectiu també pot realitzar un gran nombre de tasques de detecció de posició de precisió quan l'objectiu està molt a prop. Tanmateix, quan l'objectiu està lluny o el color de l'objectiu canvia, és difícil que els sensors fotoelèctrics normals ho facin. Si bé els sensors avançats de supressió de soroll de fons i els sensors de triangulació funcionen bé quan el color de l'objectiu canvia, el seu rendiment es fa menys previsible quan l'angle de l'objectiu no està fixat o l'objectiu és massa brillant. A més, els sensors de triangulació generalment tenen un abast limitat a 0,5 m. Els sensors d'ultrasons també s'utilitzen sovint per detectar objectes a distàncies més grans, i com que no són òptics, no es veuen afectats pels canvis de color. Tanmateix, els sensors ultrasònics mesuren la distància en funció de la velocitat del so, de manera que tenen alguns inconvenients inherents i no es poden utilitzar en les situacions següents. ① Quan l'objectiu a mesurar no és perpendicular al transductor del sensor. Com que l'objectiu de la detecció ultrasònica ha d'estar dins d'un angle de no més d'10 grau des de l'azimut vertical del sensor. ②Quan cal que el diàmetre del feix sigui petit. Com que el feix d'ultrasons general és de 0,76 cm de diàmetre quan es troba a 2 m del sensor. ③Ocasions on es requereixen punts de llum visibles per al calibratge de la posició. ④ ocasions de vent. ⑤ ocasions de buit. ⑥ Ocasions on el gradient de temperatura és gran. Perquè en aquest cas, la velocitat del so canviarà. ⑦ Ocasions que requereixen una resposta ràpida. El sensor de distància làser pot resoldre la detecció de totes les ocasions anteriors.
