Работа и използване на лазерни сензори за измерване на разстояние
1. Разработване на лазерни сензори за време на преминаване
Приложението на лазера в областта на откриването е много широко, техническото съдържание е много богато и въздействието върху общественото производство и живот също е много очевидно. Лазерното измерване на разстояние е едно от най-ранните приложения на лазерите. Това е така, защото лазерът има много предимства като силна насоченост, висока яркост и добра монохроматичност. Преди 1965 г. Съветският съюз използва лазер за измерване на разстоянието между земята и луната (380´103 км) с грешка от само 250 м. През 1969 г. американците кацнаха на Луната със заден рефлектор на Луната, а също така използваха лазери за измерване на разстоянието между Земята и Луната с грешка от само 15 см. Основният принцип на използване на времето за лазерно предаване за измерване на разстоянието е да се определи целевото разстояние чрез измерване на времето, необходимо на лазера да премине напред и назад. . Точно сега:. Въпреки че лазерното измерване на разстоянието по време на преминаване има прост принцип и структура, то се е използвало главно във военни и научни изследвания в миналото, но е рядкост в индустриалната автоматизация. Тъй като цената на лазерния сензор за обхват е твърде висока, обикновено няколко хиляди долара. На практика всички индустриални потребители търсят сензор, който позволява прецизно откриване на разстояние на по-големи разстояния. Тъй като в много случаи инсталирането на сензори на близко разстояние ще бъде ограничено от физическото местоположение и производствената среда, днешният лазерен сензор за разстояние за транзитно време ще реши проблема за инженерите в такива случаи.
2. Принцип на работа
Когато лазерният сензор за време на преминаване работи, лазерният диод се насочва към целта и излъчва лазерни импулси. След като бъде отразена от целта, лазерната светлина се разпръсква във всички посоки. Част от разсеяната светлина се връща към сензорния приемник, където се улавя от оптичната система и се изобразява върху лавинния фотодиод. Лавинният фотодиод е оптичен сензор с вътрешно усилване, така че да може да открива изключително слаби светлинни сигнали. Разстоянието до целта може да се определи чрез записване и обработка на времето, изминало от момента на изпращане на светлинния импулс до получаването му обратно. Време за преминаване Лазерните сензори трябва да определят времето за преминаване с изключителна точност, тъй като скоростта на светлината е толкова висока. Например, скоростта на светлината е около 3´108m/s, за да се постигне разделителна способност от 1 mm, електронната верига на сензора за определяне на времето на преминаване трябва да може да различи следното изключително кратко време: 0,001m¸ (3´108m/s)=3ps За да се разграничи времето от 3ps, това е прекомерно изискване за електронна технология и цената на изпълнение е твърде висока. Но днешните евтини лазерни сензори за транзитно време прецизно заобикалят това препятствие, използвайки прост статистически принцип, средното правило, за да постигнат разделителна способност от 1 mm и да гарантират бърз отговор.
3. Решавайте проблеми, които не могат да бъдат решени с други технологии
Лазерните сензори за време на преминаване могат да се използват там, където други технологии не могат. Например, обикновен фотоелектричен сензор, който отчита светлината, отразена от целта, може също така да изпълнява голям брой задачи за прецизно откриване на позиция, когато целта е много близо. Въпреки това, когато целта е далеч или цветът на целта се промени, за обикновените фотоелектрични сензори е трудно да се справят. Докато усъвършенстваните сензори за потискане на фоновия шум и сензорите за триангулация работят добре, когато цветът на целта се промени, тяхното представяне става по-малко предвидимо, когато ъгълът на целта не е фиксиран или целта е твърде ярка. В допълнение, сензорите за триангулация обикновено имат обхват, ограничен до 0.5m. Ултразвуковите сензори също често се използват за откриване на обекти на по-големи разстояния, но тъй като не са оптични, те не се влияят от промени в цвета. Ултразвуковите сензори обаче измерват разстоянието въз основа на скоростта на звука, така че имат някои присъщи недостатъци и не могат да се използват в следните ситуации. ①Когато целта за измерване не е перпендикулярна на преобразувателя на сензора. Тъй като целта на ултразвуковото откриване трябва да бъде в рамките на ъгъл не повече от 10 градус от вертикалния азимут на сензора. ②Когато се изисква диаметърът на лъча да бъде малък. Тъй като общият ултразвуков лъч е 0,76 см в диаметър, когато е на 2 м от сензора. ③Случаи, при които са необходими видими светлинни петна за калибриране на позицията. ④ ветровити поводи. ⑤ вакуумни случаи. ⑥ Случаи, при които температурният градиент е голям. Защото в този случай скоростта на звука ще се промени. ⑦ Случаи, които изискват бърза реакция. Лазерният сензор за разстояние може да разреши откриването на всички горепосочени случаи.
