淺談光電測距傳感器的功能與技術

文章出處：新聞資訊責任編輯：深圳市廣陵達科技有限公司發(fā)表時間：2024-08-28 09:56:16

三角測量

距離測量基于三角測量原理。激光束將物體照射成一個小點。傳感器的接收器（光電二極管線）檢測該點的位置。入射角隨距離變化，從而改變接收器上激光點的位置。光電二極管線由集成的微控制器讀取?？刂破鞲鶕?jù)光電二極管線上的光分布準確計算出角度，然后據(jù)此計算出物體的距離。這個距離可以通過串行端口發(fā)出，也可以轉(zhuǎn)換成與距離成比例的輸出電流。微控制器保證了高線性度和測量精度。光電二極管線路和微控制器的結合可以抑制干擾反射，從而提供來自關鍵表面的可靠數(shù)據(jù)。傳感器通過調(diào)整內(nèi)部靈敏度來適應不同的顏色，因此幾乎不受物體顏色的影響。如果測量范圍內(nèi)沒有物體，或者接收到的光線不足以正確檢測物體（例如傳感器臟污），則會激活數(shù)字輸出。可能的分辨率和精度隨距離的變化而變化。同樣的距離 Δd，在靠近傳感器時會導致角度 α1 發(fā)生較大變化，而在較遠距離時，角度 α2 的變化要小得多（見圖）。微控制器對這種非線性行為進行校正，使輸出信號與距離保持線性關系。

光電傳感器的三角測量示意圖

測量功能

距離測量	窗口測量
在距離測量中，傳感器可立即投入使用，并給出傳感器到物體的距離。測量值可用于物體的精確定位或系統(tǒng)控制。數(shù)字輸出也可作為選項進行參數(shù)設置。	例如，如果要檢測物體的尺寸精度，可以通過教入一個基準來直接窗口測量，從而直接確定與標稱尺寸的偏差。在這里，數(shù)字輸出也可以進行相應的參數(shù)設置。

光束形狀

除了不同的尺寸和范圍外，光束形狀也起著特別重要的作用。經(jīng)過不斷的研發(fā)，堡盟現(xiàn)在可以通過新的 “多點 ”測量原理在其產(chǎn)品組合中提供三種不同的光束形狀：

點激光	線激光	多點激光
激光聚焦點小于 0.4 mm，可精確測量小物體	憑借小于 10 mm 的精細激光線，可對粗糙表面和彩色紋理表面進行穩(wěn)定測量	使用超長激光線 < 72 mm，通過 600 多次測量，對不均勻光澤和非常粗糙的表面進行穩(wěn)定測量

最佳聚焦范圍

激光測距傳感器可實現(xiàn)分辨率小于一微米的高精度距離和位置測量。但在實際應用中，干擾效應會降低光學距離測量的重復性。堡盟OM70激光測距傳感器采用了可選擇的聚焦范圍，顯著提高了局部重復性，從而確保了更可靠的測量結果和更高的過程可靠性，適用于自動化測量任務。

特點

抗環(huán)境光能力強	自動曝光控制	同步輸入/觸發(fā)
傳感器中集成的強大算法使激光測距傳感器對外部光源非常不敏感。這確保了可靠、穩(wěn)健的運行。	Baumer 的光學測距傳感器通過改變傳輸強度和優(yōu)化曝光時間，自動適應不同的物體顏色和亮度水平。因此，它們不受物體反射率的影響。也可以測量反射率高達 2% 的物體。	多個傳感器的測量可通過同步輸入進行同步。對于厚度測量，可通過同步輸入在同步模式下同時觸發(fā)兩個傳感器。另一方面，在異步模式下，應用中相互干擾的幾個傳感器可以有意地一個接一個地操作。

可編程濾波器功能	可編程測量范圍	可配置的開關量輸出
通過激活濾波功能可以降低輸出信號的噪聲，從而提高分辨率。濾波器用于抑制測量誤差。只有在一定數(shù)量的測量值之后，輸出才會發(fā)生變化。濾波器不會影響測量頻率，但會影響響應時間?？梢酝ㄟ^選擇預定義的精度模式對濾波器功能進行參數(shù)設置。	用戶可通過示教按鈕、示教線或顯示屏在最大測量范圍內(nèi)調(diào)整測量范圍。在此示教范圍內(nèi)，模擬輸出具有全行程，因此測量精度更高。出廠設置為最大測量范圍。	一旦定義的測量值超過或低于設定值，開關輸出就會立即切換。為了獲得可靠的開關信號，滯后（開關點與返回開關點之間的差值）可以毫米為單位的絕對值進行參數(shù)設置。無論物體在視場中的位置如何，都能確保系統(tǒng)安全運行。

飛行時間/運行時間測量

使用運行時間測量方法，可以通過測量信號在所覆蓋范圍內(nèi)移動所需的時間來間接測量距離。這在現(xiàn)實世界中的應用如下：發(fā)送裝置發(fā)射脈沖信號，當信號被物體反射時，傳感器的接收器接收到信號。傳感器的電子裝置會評估所經(jīng)過的時間和/或遇到的相位偏移，然后將其轉(zhuǎn)換為距離信息。通過應用運行時間技術，即使在很遠的距離也能精確可靠地探測到物體。

光電傳感器飛行時間/運行時間測量示意圖