A operação e uso de sensores de medição de distância a laser
1. Desenvolvimento de sensores de distância a laser de tempo de trânsito
A aplicação do laser no campo da detecção é muito extensa, o conteúdo técnico é muito rico e o impacto na produção social e na vida também é muito evidente. O alcance do laser é uma das primeiras aplicações dos lasers. Isso ocorre porque o laser tem muitas vantagens, como forte direcionalidade, alto brilho e boa monocromaticidade. Antes de 1965, a União Soviética utilizava o laser para medir a distância entre a Terra e a Lua (380'103km) com um erro de apenas 250m. Em 1969, os americanos pousaram na Lua com um refletor traseiro na Lua, e também usaram lasers para medir a distância entre a Terra e a Lua, com erro de apenas 15cm. O princípio básico do uso do tempo de transmissão do laser para medir a distância é determinar a distância do alvo medindo o tempo necessário para o laser ir e voltar. . Agora mesmo:. Embora o alcance do laser por tempo de trânsito tenha um princípio e uma estrutura simples, ele foi usado principalmente em pesquisas militares e científicas no passado, mas é raro em automação industrial. Porque o preço do sensor de alcance a laser é muito alto, geralmente vários milhares de dólares. Praticamente todos os usuários industriais procuram um sensor que permita a detecção precisa de distâncias em distâncias maiores. Como em muitos casos, a instalação de sensores próximos será limitada pela localização física e pelo ambiente de produção, o sensor de distância a laser de tempo de trânsito atual resolverá o problema para os engenheiros nessas ocasiões.
2. Princípio de funcionamento
Quando o sensor laser de tempo de trânsito funciona, o diodo laser é direcionado ao alvo e emite pulsos de laser. Após ser refletida pelo alvo, a luz do laser se espalha em todas as direções. Parte da luz espalhada retorna ao receptor do sensor, onde é capturada pelo sistema óptico e visualizada no fotodiodo de avalanche. Um fotodiodo de avalanche é um sensor óptico com amplificação interna para detectar sinais de luz extremamente fracos. A distância até o alvo pode ser determinada registrando e processando o tempo decorrido desde o momento em que o pulso de luz é enviado até ser recebido de volta. Tempo de trânsito Os sensores laser devem determinar o tempo de trânsito com extrema precisão porque a velocidade da luz é muito rápida. Por exemplo, a velocidade da luz é de cerca de 3´108m/s, para atingir uma resolução de 1mm, o circuito eletrônico do sensor de variação do tempo de trânsito deve ser capaz de distinguir o seguinte tempo extremamente curto: 0,001m¸ (3´108m/s)=3ps Para distinguir o tempo de 3ps, este é um requisito exorbitante para a tecnologia eletrônica e o custo de implementação é muito alto. Mas os actuais sensores laser de tempo de trânsito baratos contornam este obstáculo, utilizando um princípio estatístico simples, a regra da média, para alcançar uma resolução de 1 mm e garantir uma resposta rápida.
3. Resolva problemas que não podem ser resolvidos por outras tecnologias
Sensores de distância a laser de tempo de trânsito podem ser usados onde outras tecnologias não podem. Por exemplo, um sensor fotoelétrico comum que conta a luz refletida de um alvo também pode realizar um grande número de tarefas precisas de detecção de posição quando o alvo está muito próximo. No entanto, quando o alvo está longe ou a cor do alvo muda, é difícil para os sensores fotoelétricos comuns lidarem com isso. Embora os sensores avançados de supressão de ruído de fundo e os sensores de triangulação funcionem bem quando a cor do alvo muda, seu desempenho se torna menos previsível quando o ângulo do alvo não é fixo ou o alvo é muito brilhante. Além disso, os sensores de triangulação geralmente têm um alcance limitado a 0,5m. Sensores ultrassônicos também são frequentemente usados para detectar objetos a distâncias maiores e, como não são ópticos, não são afetados por mudanças de cor. No entanto, os sensores ultrassônicos medem distâncias com base na velocidade do som, portanto apresentam algumas desvantagens inerentes e não podem ser usados nas seguintes situações. ①Quando o alvo a ser medido não é perpendicular ao transdutor do sensor. Porque o alvo da detecção ultrassônica deve estar dentro de um ângulo não superior a 10 grau do azimute vertical do sensor. ②Quando o diâmetro do feixe deve ser pequeno. Porque o feixe ultrassônico geral tem 0,76 cm de diâmetro quando está a 2 m de distância do sensor. ③Ocasiões onde pontos de luz visíveis são necessários para calibração de posição. ④ ocasiões ventosas. ⑤ ocasiões de vácuo. ⑥ Ocasiões onde o gradiente de temperatura é grande. Porque neste caso a velocidade do som mudará. ⑦ Ocasiões que exigem resposta rápida. O sensor de distância a laser pode resolver a detecção de todas as ocasiões acima.
