激光測距感測器

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更新時間: 2013-12-04

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激光測距感測器:先由激光二極體對準目標發射激光脈衝。經目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到感測器接收器,被光學系統接收后成像到雪崩光電二極體上。雪崩光電二極體是一種內部具有放大功能的光學感測器,因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄並處理從光脈衝發出到返回被接收所經歷的時間,即可測定目標距離。

激光測距感測器 -工作原理

  激光測距感測器:先由激光二極體對準目標發射激光脈衝。經目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到感測器接收器,被光學系統接收后成像到雪崩光電二極體上。雪崩光電二極體是一種內部具有放大功能的光學感測器,因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄並處理從光脈衝發出到返回被接收所經歷的時間,即可測定目標距離。
  激光感測器必須極其精確地測定傳輸時間,因為光速太快。
  如,光速約為3X10^8m/s,要想使解析度達到1mm,則測距感測器的電子電路必須能分辨出以下極短的時間:
  0.001m(3X10^8m/s)=3ps
  要分辨出3ps的時間,這是對電子技術提出的過高要求,實現起來造價太高。
  但是如今的激光感測器巧妙地避開了這一障礙,利用一種簡單的統計學原理,即平均法則實現了1mm的解析度,並且能保證響應速度。
  遠距離激光測距儀在工作時向目標射出一束很細的激光,由光電元件接收目標反射的激光束,計時器測定激光束從發射到接收的時間,計算出從觀測者到目標的距離;LED白光測速儀成像在儀錶內部集成電路晶元CCD上,CCD晶元性能穩定,工作壽命長,且基本不受工作環境和溫度的影響。因此,LED白光測速儀測量精度有保證,性能穩定可靠。
激光測距感測器 -激光測距感測器數據傳輸方式

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  ZYT-0100數據傳輸方式採用RS232/RS422.該型感測器可實現區域檢測控制,輸出開關量或電平信號。
激光測距感測器 -產品特點

  測量範圍廣,響應速度快;
  遠距離測量無需反光板;
  測量精度高量程大;
  905納米安全激光對人眼無傷害;
  體積小安裝調試方便;
  在線式連續測量達到無人值守連續監測;
激光測距感測器 -主要應用

  運動物體位置監控;
  鐵路接觸網測量、建築物限界測量;
  不宜接近的物體測量;
  工業自動化和生產智能管理;
  汽車車速、流量統計;
  工業監控信號觸發控制;
  塔吊行吊XY定位;
  靶距自動控制;
  船舶安全停靠位置監控;
  集裝箱定位;
  汽車安全車距測量;
  高架電纜測量、限高測量;
  測量傳送帶上箱子的寬度;
激光測距感測器 -激光測距感測器分類

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  按照測量頻率可分為:
  ZYT-0100-1 10Hz RS232/RS422
  ZYT-0100-2 50Hz RS232/RS422
  ZYT-405 50Hz 該型屬於區域測距檢測控制感測器;輸出開關量或電平信號
激光測距感測器 -激光測距感測器測量原理

  基本原理是光學三角法:
  半導體激光器①被鏡片②聚焦到被測物體⑥。反射光被鏡片③收集,投射到CMOS陣列④上;信號處理器⑤通過三角函數計算陣列④上的光點位置得到距物體的距離。
  這種原理的測距儀一般是用來測量2000mm以下短程距離(行業稱之為位移),精度更高,最高可達1um,常用在鐵軌、產品厚度、平整度、尺寸等方面。比如激光位移感測器ZLDS100,在上述方面的應用就非常多。
  
ZYT-0100激光測距感測器
激光測距感測器 -ZYT-0100激光測距感測器技術參數

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  測量精度:±2mm
  解析度:0.1mm
  重複性:0.5mm
  測量距離:0.1~30m任何物體表面
  30~150m需要加反射器
  供電電壓:10~24V
  功率消耗:1W
  激光等級:650nm紅色可見
  2級安全激光≤1mW
  開關量:報警輸出
  模擬量:4~20mA
  防護等級:IP65
  使用壽命:≥50000h
  重量:2.0KG
激光測距感測器 -激光距離感測器的發展

  激光在檢測領域中的應用十分廣泛,技術含量十分豐富,對社會生產和生活的影響也十分明顯。激光測距是激光最早的應用之一。這是由於激光具有方向性強、亮度高、單色性好等許多優點。1965年前蘇聯利用激光測地球和月球之間距離(384401km)誤差只有250m。1969年美國人登月後置反射鏡於月面,也用激光測量地月之距,誤差只有15cm。
  利用激光傳輸時間來測量距離的基本原理是通過測量激光往返目標所需時間來確定目標距離。
  激光測距雖然原理簡單、結構簡單,但以前主要用于軍事和科學研究方面,在工業自動化方面卻很少見。因為激光測距感測器售價太高,一般在幾千美元。
  實際上,所有工業用戶都在尋找一種能在較遠距離實現精密距離檢測的感測器。因為許多情況下近距離安裝感測器會受物理位置及生產環境的限制,如今的激光測距感測器將為這類場合的工程師排憂解難。
激光測距感測器 -解決其它技術無法解決的問題

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  激光距離感測器可用於其它技術無法應用的場合。例如,當目標很近時,計算來自目標反射光的普通光電感測器也能完成大量的精密位置檢測任務。但是,當目標距離較遠內或目標顏色變化時,普通光電感測器就難以應付了。
  雖然先進的背景雜訊抑制感測器和三角測量感測器在目標顏色變化的情況下能較好地工作,但是,在目標角度不固定或目標太亮時,其性能的可預測性變差。此外,三角測量感測器一般量程只限於0.5m以內。
  超聲波感測器雖然也經常用於檢測距離較遠的物體,而且由於它不是光學裝置,所以不受顏色變化的影響。
  但是,超聲波感測器是依據聲速測量距離的,因此存在一些固有的缺點,不能用於以下場合。
  ①待測目標與感測器的換能器不相垂直的場合。因為超聲波檢測的目標必須處於與感測器垂直方位偏角不大於10°角以內。
  ②需要光束直徑很小的場合。因為一般超聲波束在離開感測器2m遠時直徑為0.76cm。
  ③需要可見光斑進行位置校準的場合。
  ④多風的場合。
  ⑤真空場合。
  ⑥溫度梯度較大的場合。因為這種情況下會造成聲速的變化。
  ⑦需要快速響應的場合。
  而激光距離感測器能解決上述所有場合的檢測。
激光測距感測器 -在自動化領域的廣泛用途

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  自動檢測和控制的方法中,除了超聲波感測器和普通光電感測器外,又增加了一個能解決長距離測量和檢驗的新方法—激光距離感測器。
  它為各種不同場合提供了應用的靈活性,這些場合可包括如下:
  ①設備定位。
  ②測量料包的料位。
  ③測量傳送帶上的物體距離和物體高度。
  ④測量原木直徑。
  ⑤保護高架起重機免於碰撞。
  ⑥無誤差檢查場合。
激光測距感測器 -激光測距感測器和激光測距儀的區別:

  激光距離感測器為工控產品,完全採用工業標準設計、生產和檢測,可在線24小時連續實施測量,並且可以多台組網測試。
  激光測距儀完全是民用標準,不能實施工業測量。
激光測距感測器 -應用實例

測量傳送帶上箱子的寬度

  使用兩個激光感測器,在傳送帶的兩側面對面安裝。因為尺寸變化的箱子落到傳送帶上的位置是不固定的,這樣,每個感測器都測量出自己與箱子的距離,設一個距離為L1,另一個為L2。此信息送給PLC,PLC將兩個感測器間總的距離減去L1和L2,從而可計算出箱子的寬度W。
保護液壓成型沖模

  機械手把一根預成型的管材放進液壓成型機的下部沖模中,必須保證每次放的位置準確。在上部沖模落下之前,一個發散型感測器測量出距離管子臨界段的距離,這樣可保證沖模閉合前處於正確位置。
二軸起重機定位

  用兩個反射型感測器面對反射器安裝,反射器安裝在橋式起重機的兩個移動單元上。一個單元前後運動,另一個左右運動。當起重機驅動板架輥時,兩個感測器監測各自到反射器的距離,通過PLC能連續跟蹤起重機的精確位置。
  有了這種新式廉價激光測距感測器,反射性或多顏色的目標長距離位置檢測即使在檢測角度變化的情況下也沒問題了。

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