¿Cómo funcionan los sensores de distancia láser?
Los sensores láser forman parte de los sensores optoelectrónicos y, gracias al principio de medición sin contacto y a su elevada precisión, son adecuados para la detección de objetos, la medición de recorridos, posiciones y distancias. Los sensores de distancia láser de wenglor funcionan según el principio de medición del tiempo de tránsito y el procedimiento de triangulación láser. En ambos métodos se miden distancias con luz láser y se emiten como valor de distancia.
¿Cuándo se utiliza un sensor de triangulación y cuándo un sensor de distancia láser?
Sensores de triangulación de corto alcance
Sensores de distancia láser para grandes distancias
Posibilidades de uso de los sensores láser para la medición de distancias
Control de presencia
Medición de grosores
Control del diámetro
Conteo de bordes
Posicionamiento
Posicionamiento de robots
Control de la altura de apilamiento
Medición de piezas
Medición diferencial
Detección de contraste
Control de doble capa
Sectores e industrias donde se utilizan los sensores de ultrasonidos
Sensores de triangulación
Sensores de distancia láser
Il principio della triangolazione
Con questa tecnologia i sensori di distanza sono in grado di riconoscere piccoli dettagli. Il principio della triangolazione viene utilizzato dai sensori di distanza CP, OCP, YP, serie P3 e PNBC.
I sensori di triangolazione hanno una zona cieca?
I sensori che funzionano secondo il principio della triangolazione possiedono una cosiddetta zona cieca. Questo dipende dalla distanza dalla quale la luce riflessa viene riflessa sull’elemento di ricezione (riga CMOS ). Se la luce riflessa non colpisce la riga CMOS, non è possibile effettuare alcuna misurazione. La zona cieca si trova al di sotto dell’area di lavoro e fa sì che gli oggetti che si trovano in quest’area non vengano riconosciuti e non vengano emessi valori di misurazione.
Campo di lavoro: 40…160 mm
Zona cieca: 0…40 mm
Barra di ricezione CMOS
La riga CMOS è un ricevitore sensibile alla luce con un’ampia gamma di pixel che consente di valutare in quale posizione la luce laser colpisce la riga. La carica elettrica nei pixel dei sensori CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) viene convertita in tensione. La distribuzione della luce sulla riga CMOS consente di determinare la posizione dell’oggetto.
Questi aspetti devono essere considerati quando si montano i sensori di triangolazione
Oggetti rotondi, lucidi e riflettenti
Se si misurano superfici lucide o rotonde, durante l’installazione del sensore è necessario assicurarsi che non cadano riflessi diretti sull’elemento di ricezione.
Suggerimento: orientare il sensore in modo che sia posizionato in un asse con l’oggetto circolare.
Gradini, bordi, incavi
Per tutti i sensori di distanza è necessario prestare attenzione che il raggio di ricezione venga visto direttamente e non venga coperto da un ostacolo, come ad es. un bordo, un gradino, fori o fessure.
Suggerimento: orientare il sensore ortogonale rispetto all’andamento della fessura!
Elementi in movimento
Gli oggetti da misurare in movimento sono ad esempio i nastri trasportatori. È importante che l’oggetto si muova in direzione ortogonale rispetto al sensore. In questo modo si evitano riflessi diretti sul ricevitore.
Suggerimento: Montare il sensore in posizione ortogonale!
Bordi colorati
Quando si effettua la misurazione su oggetti con transizioni di colore, i cosiddetti bordi colorati, è importante che il bordo colorato sia ortogonale al sensore. In questo modo si evitano errori di colore.
Suggerimento: montare il sensore in posizione ortogonale!
Questa è la differenza tra lenti sferiche e asferiche
Lente sferica
La lente ha una superficie sferica
La luce che entra nella zona del bordo viene spezzata più intensamente che nella zona centrale
Il raggruppamento dei raggi di luce causa una perdita di precisione
Lente asferica
La lente ha una curvatura irregolare
Il fascio di luce viene spezzato in modo uniforme sull’intera superficie
La forma della lente riduce gli errori di immagine
Il punto focale viene rappresentato con precisione sulla riga
Elevata precisione di misurazione
Il principio del tempo di volo (time of flight)
I sensori laser per la misurazione della distanza a tempo di volo ToF (Time-of-Flight) combinano risultati di misurazione riproducibili, affidabilità e un ampio campo di misurazione. Sono quindi adatti per diverse applicazioni su distanze fino a cento metri con riflettori o dieci metri su oggetti.
Il principio di misurazione Time-of-Flight, detto anche misurazione del tempo di volo, rileva la distanza L dall’oggetto tramite impulsi luminosi. Il diodo nel sensore emette impulsi laser riflessi dall’oggetto. Viene misurato l’intervallo di tempo tra l’emissione dell’impulso luminoso e l’oggetto e viceversa. Dal tempo T e dalla velocità della luce C risulta quindi la distanza dall’oggetto corrispondente.
Per determinare la distanza viene utilizzata la seguente formula fisica:
Il principio di misurazione time-of-flight viene utilizzato dai sensori di distanza P1PY, P2PY, P1KY e OY .
Lo más importante sobre la velocidad de la luz de un vistazo
¿Qué variantes con puntos luminosos existen?
¿Qué tipos de revestimiento hay para la fibra óptica de vidrio?
Punto láser pequeño
Punto láser ampliado
Línea láser BlueLine
¿Tienen los sensores ToF una zona ciega?
Los sensores de distancia láser no tienen zona ciega. En el área por debajo del rango de ajuste se pueden detectar objetos y el sensor conmuta, pero no puede proporcionar ningún resultado de medición.
¿Con qué cobertura del punto luminoso conmuta el sensor?
Si aumenta la luz externa, p. ej., la luz solar o la iluminación, el objeto se oscurece aparentemente para el sensor. En estos casos, debe incidir un área más grande del punto de luz sobre el objeto para garantizar una detección fiable.
Debido a la óptica del sensor, también hay una pequeña cantidad de luz difusa que se produce fuera del punto de luz real. En el caso de superficies muy reflectantes y brillantes, esto puede provocar que el objeto ya se reconozca antes de que el punto luminoso llegue a él. Por lo tanto, es importante evitar estructuras brillantes molestas cerca del haz de luz.
Sensores de tiempo de tránsito con espejo
Este principio de funcionamiento es especialmente ventajoso cuando se deben evitar mediciones erróneas por objetos de fondo. Un ejemplo de aplicación típico es el control de transportadores suspendidos, donde la distancia respecto del vehículo precedente debe registrarse siempre de forma fiable. Especialmente en recorridos con curvas, se evita que las mediciones se realicen erróneamente sobre objetos en segundo plano, ya que estos podrían provocar órdenes de control erróneas.
Además, esta tecnología es ideal para aplicaciones que requieren amplios rangos de trabajo.
Comparación de los rangos del tiempo de propagación de la luz y la triangulación
Leyenda
Zona roja: Zona ciega (los objetos no se detectan de forma segura)
Zona verde: Rango de trabajo (los objetos se detectan de forma segura)
Zona amarilla: Distancia de ajuste/Rango de medición (fijar puntos de conmutación/se emiten valores de medición)
Salida de valores de distancia
Salida de conmutación digital
IO-Link
¿Qué es la exactitud?
Precisión | La precisión, también conocida como precisión de repetición, puede determinarse mediante mediciones consecutivas en condiciones constantes. Por lo tanto, un valor muy preciso proporciona mediciones casi constantes. La reproducibilidad cuantifica la precisión de un sensor. |
|---|---|
Veracidad | La veracidad es un valor cualitativo. Se define por la desviación de linealidad, la deriva de temperatura, la deriva de activación y la desviación de distancia de conmutación. |
La ilustración muestra cómo la veracidad, la precisión y la exactitud están relacionadas entre sí. Los puntos rojos representan mediciones consecutivas de un sensor, mientras que la diana indica el valor correcto. Si los valores de medición están muy separados y alejados del objetivo, significa que la precisión y la veracidad son bajas. Lo ideal es que las mediciones sean correctas y precisas, lo que significa que se encuentren cerca una de la otra dentro del intervalo objetivo.
Comparación de la reproducibilidad y la linealidad: ¿Cuándo se utiliza cada valor?
medición absoluta
tareas de posicionamiento
Situación de salida
Se realiza una medición de distancia y se calcula la divergencia máxima posible. Se mide siempre en el mismo objeto, de modo que no se producen defectos de color. La temperatura ambiente puede variar 10 °C.
Valores de los datos técnicos :
- Reproducibilidad máxima: 3 mm
- Desviación de linealidad: 10 mm
- Deriva de temperatura: 0,4 mm/K
Cálculo
Precisión (reproducibilidad) + veracidad (desviación de linealidad, deriva de temperatura) = exactitud
3 mm + 10 mm + (0,4 mm * 10 °C) = 17 mm
¿De qué depende la precisión de los resultados de medición?
Los sensores de distancia láser de tiempo de vuelo (ToF) alcanzan elevados rangos de medición de hasta 10 m en objetos y 100 m en reflectores. Por el contrario, los sensores de distancia con triangulación láser son muy precisos. Sin embargo, el margen de medición está limitado a un máximo de 1.000 mm. Para optimizar la precisión de los sensores para la medición de distancias, existen diferentes ajustes que se pueden realizar en función del caso de aplicación. De este modo, se puede aumentar aún más la precisión mediante funciones de filtro.
Clases de láser y sus efectos
Las clases de láser proporcionan información sobre los peligros potenciales del láser para las personas. Según la norma EN 60825-1, los sensores con luz láser se dividen en diferentes clases de láser en función del grado de peligro. Se distingue entre las clases de láser habituales 1, 2, 2M, 3R y 3B. En los sensores de distancia láser de wenglor solo se utilizan los láseres de clase 1 y 2 que no son peligrosos para el ojo humano.
| Descripción | |
|---|---|
| Clase láser 1 | Los equipos con clase láser 1 son absolutamente inofensivos para el ojo humano y no requieren ninguna medida de protección. |
| Clase láser 2 | Los equipos con clase láser 2 disponen de una mayor potencia, pero también son seguros en caso de radiación breve. Sin embargo, se deben colocar advertencias. |
| Clase láser 2M | Los aparatos con clase láser 2M tampoco son peligrosos en caso de radiación breve. La diferencia con respecto a la clase láser 2 es que con equipos ópticos, como una lupa, por ejemplo, puede suponer un peligro. |
| Clase láser 3R | Los equipos con clase láser 3R pueden ser peligrosos si se mira directamente al rayo láser. Debido a ello, se requieren medidas de protección para ello. |
| Clase láser 3B | Los equipos con clase láser 3B son peligrosos para los ojos y, a menudo, también para la piel. Debido a ello son necesarias las correspondientes medidas de protección. |
Las clases de láser proporcionan información sobre los peligros potenciales del láser para las personas. Según la norma EN 60825-1, los sensores con luz láser se dividen en diferentes clases de láser en función del grado de peligro. Se distingue entre las clases de láser habituales 1, 2, 2M, 3R y 3B. En los sensores de distancia láser de wenglor solo se utilizan los láseres de clase 1 y 2 que no son peligrosos para el ojo humano.
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Clase láser 1
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Descripción
Los equipos con clase láser 1 son absolutamente inofensivos para el ojo humano y no requieren ninguna medida de protección.
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Clase láser 2
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Descripción
Los equipos con clase láser 2 disponen de una mayor potencia, pero también son seguros en caso de radiación breve. Sin embargo, se deben colocar advertencias.
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Clase láser 2M
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Descripción
Los aparatos con clase láser 2M tampoco son peligrosos en caso de radiación breve. La diferencia con respecto a la clase láser 2 es que con equipos ópticos, como una lupa, por ejemplo, puede suponer un peligro.
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Clase láser 3R
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Descripción
Los equipos con clase láser 3R pueden ser peligrosos si se mira directamente al rayo láser. Debido a ello, se requieren medidas de protección para ello.
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Clase láser 3B
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Descripción
Los equipos con clase láser 3B son peligrosos para los ojos y, a menudo, también para la piel. Debido a ello son necesarias las correspondientes medidas de protección.
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Finalidades de uso de los láseres rojo y azul
Los sensores de distancia láser de wenglor funcionan con luz láser roja o azul. La utilización de una luz roja o azul depende de la aplicación. La luz láser roja tiene una longitud de onda de 650 nm. Los láseres azules funcionan con una longitud de onda de 405 nm y, por lo tanto, tienen una longitud de onda más corta. Por lo tanto, el haz de láser azul penetra menos en el objeto de medición y ofrece resultados precisos y estables. En particular, las superficies incandescentes no se ven afectadas por el láser azul. Los sensores de distancia láser con diodo azul son muy adecuados para superficies orgánicas, metales pulidos, superficies de plástico brillante o pinturas oscuras.
普通光线与激光之间的区别是什么？
普通光线
| 传播方向 | 光波在所有方向上分散 |
|---|---|
| 波长 | 由多种不同的波长组成 |
| 同相位 | 光波振动相位不同 |
激光
| 光波方向高度一致 |
| 由一个波长组成（单色性） |
| 光波同步振动 |
为什么会有红色和蓝色激光？
红光波长：640 – 675 nm
光
颜色
激光
“Laser”（激光）是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”（通过受激辐射将光放大）的缩写。激光束可以在很宽的光谱范围内产生。简单来说，就是将大量的同向光波聚集成一个光束。
