Lazer mesafe sensörleri nasıl çalışır?
Lazer sensörleri optoelektronik sensörler grubuna aittir ve temassız ölçüm prensibi ve yüksek hassasiyet sayesinde obje algılama, yol, pozisyon ve mesafe ölçümü için uygundur. wenglor'un lazer mesafe sensörleri, gönder-al süresi ölçümü prensibine ve lazer triangülasyon yöntemine göre çalışır. Her iki yöntemde de uzaklıklar lazer ışığıyla ölçülür ve mesafe değeri olarak verilir.
¿Cuándo se utiliza un sensor de triangulación y cuándo un sensor de distancia láser?
Sensores de triangulación de corto alcance h3>
Sensores de distancia láser para grandes distancias h3>
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
Sensori a tempo di volo
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
Parlak veya yuvarlak yüzeyler ölçüldüğünde, sensörün montajı sırasında alıcı elemana doğrudan yansımalar oluşmamasına dikkat edilmelidir.
Öneri: Sensörü, yuvarlak objeyle aynı eksende konumlanacak şekilde hizalayın.
Basamaklar, kenarlar, girintiler
Tüm mesafe sensörlerinde alıcı ışınının doğrudan görülebilmesine ve kenar, basamak, delik veya boşluk gibi bir engelle kapatılmamasına dikkat edilmelidir.
Öneri: Sensörü boşluğun yönüne göre dikey hizalayın!
Hareketli objeler
Hareketli ölçüm objeleri örneğin taşıma bantlarıdır. Önemli olan, objenin sensöre dikey olarak hareket etmesidir. Böylece alıcıya doğrudan yansımalar önlenir.
Öneri: Sensörü dikey olarak kurun!
Renk kenarları
Renk kenarları olarak adlandırılan renk geçişleri olan objeleri ölçerken, renk kenarının sensöre dikey olarak uzanması önemlidir. Bu, renk hatalarını önler.
Öneri: Sensorü dikey olarak kurun!
Sferik ve asferik mercekler arasındaki fark
Lente esférica h3>
La lente tiene una superficie esférica
La luz incidente en la zona del borde se refracta más que en la zona central
La concentración de los rayos de luz provoca una pérdida de precisión
Lente asférica h3>
La lente presenta una curvatura irregular
El haz de luz se refleja uniformemente en toda la superficie
La forma de la lente reduce los errores de imagen
El punto focal se representa con precisión en la línea
Precisión de medida muy alta
El principio de tiempo de tránsito (Time-of-Flight)
Los sensores láser para la medición de distancias a tiempo de vuelo (ToF o Time-of-Flight) combinan resultados de medición reproducibles, fiabilidad y un amplio rango de medición. De este modo, son adecuados para diferentes aplicaciones en distancias de hasta cien metros con reflectores o diez metros con objetos.
El principio de medición del tiempo de vuelo, también conocido como medición del tiempo de tránsito, determina la distancia L al objeto mediante impulsos de luz. El diodo del sensor emite impulsos láser reflejados por el objeto. El intervalo de tiempo se mide desde la emisión del pulso de luz al objeto y de vuelta. A partir del tiempo T y de la velocidad de la luz C resulta la distancia correspondiente al objeto.
Para calcular la distancia se utiliza la siguiente fórmula física:
Los sensores de distancia P1PY, P2PY, P1KY y OY utilizan el principio de medición del tiempo de vuelo.
Bir bakışta ışık hızı hakkında en önemli şey
Hangi ışık noktası modelleri mevcuttur? h3>
Quali tipi di guaina esistono per le fibre ottiche in vetro?
Punto laser piccolo
Punto laser ingrandito
Linea laser BlueLine
I sensori a tempo de volo ToF hanno una zona cieca?
I sensori a tempo di volo non hanno una zona cieca. Nell’area al di sotto del campo di impostazione è possibile riconoscere oggetti e il sensore commuta, ma non può fornire risultati di misurazione.
A quale copertura del punto luminoso commuta il sensore?
Con l’aumento della luce estranea, come ad es. la luce solare o l’illuminazione, l’oggetto diventa apparentemente più scuro per il sensore. In questi casi, un’area più ampia del punto luminoso deve colpire l’oggetto per garantire un rilevamento affidabile.
A causa dell’ottica del sensore, c’è anche una piccola quantità di luce diffusa che si verifica al di fuori del punto luce vero e proprio. In caso di superfici molto riflettenti e lucide, ciò può causare il riconoscimento dell’oggetto prima che il punto luce lo raggiunga effettivamente. Pertanto, è importante evitare strutture lucide fastidiose in prossimità del fascio di luce.
Sensori a tempo di volo con catarifrangente
Questo principio di funzionamento è particolarmente vantaggioso quando si devono evitare misurazioni errate dovute a oggetti sullo sfondo. Un tipico esempio di applicazione è il controllo di trasportatori aerei, in cui la distanza dal veicolo che precede deve essere sempre rilevata in modo affidabile. Soprattutto durante la marcia in curva si evita che le misurazioni vengano eseguite erroneamente su oggetti sullo sfondo, poiché questi potrebbero portare a comandi di comando errati.
Inoltre, questa tecnologia è ideale per applicazioni che richiedono un ampio campo di lavoro.
I campi di lavoro del tempo di volo e della triangolazione a confronto
Legenda
Zona rossa: Zona cieca (gli oggetti non vengono riconosciuti in modo sicuro)
Zona verde: Area di lavoro (gli oggetti vengono riconosciuti in modo sicuro)
Zona gialla: Campo di regolazione / campo di misurazione (impostazione dei punti d’intervento / emissione dei valori di misura)
Emissione di valori di distanza
Uscita di commutazione digitale
IO-Link
Che cosa si intende per accuratezza?
Precisione | La precisione, detta anche ripetibilità, può essere determinata con misure consecutive in condizioni costanti. Un valore molto preciso fornisce pertanto misure pressoché costanti. La ripetibilità quantifica la precisione di un sensore. |
|---|---|
Esattezza | L’esattezza è un valore qualitativo. Viene definita dalla deviazione di linearità, dalla deriva termica, dalla deriva di commutazione e dalla deviazione della distanza di commutazione. |
L'immagine mostra come esattezza, precisione e accuratezza siano correlate tra loro. I punti rossi rappresentano le misure consecutive di un sensore, mentre il target indica il valore corretto. Se i valori misurati sono molto distanti e lontani dal target, la precisione e l'esattezza sono ridotte. Idealmente, le misure dovrebbero essere corrette e accurate, il che significa che sono vicine l’una all’altra all’interno dell’area target.
Riproducibilità e linearità a confronto: Quando viene utilizzato quale valore?
misurazione assoluta h4>
compiti di posizionamento h4>
Başlangıç noktası
Bir mesafe ölçümü gerçekleştirilir ve olası maksimum sapma belirlenir. Renk hatası olmaması için her zaman aynı objede ölçüm yapılır. Ortam sıcaklığı 10 °C değişiklik gösterebilir.
Veri sayfasındaki değerler:
- Azami tekrarlanabilirlik: 3 mm
- Doğrusallık sapması: 10 mm
- Sıcaklık kayması: 0,4 mm/K
Hesaplama
Hassasiyet (tekrarlanabilirlik) + doğruluk (doğrusallık sapması, sıcaklık kayması) = Doğruluk
3 mm + 10 mm + (0,4 mm * 10 °C) = 17 mm
Ölçüm sonuçlarının doğruluğu neye bağlıdır?
Time-of-Flight lazer mesafe sensörleri objeler üzerinde 10 m'ye kadar ve reflektörler üzerinde 100 m'ye kadar yüksek ölçüm aralıklarına ulaşır. Buna karşın lazer mesafe sensörleri üçgenleme prensipli çok hassastır. Ancak ölçüm aralığı maksimum 1.000 mm ile sınırlıdır. Mesafe ölçümü sensörlerinin hassasiyetini optimize etmek için uygulama durumuna bağlı olarak farklı ayarlar yapılabilir. Bu şekilde, hassasiyet filtre fonksiyonları ile daha da arttırılabilir.
Laserklassen und ihre Wirkungsweisen
Laserklassen geben Auskunft über die potenzielle Gefährdung des Lasers für den Menschen. Sensoren mit Laserlicht werden nach EN 60825-1 je nach Gefährdungsgrad in verschiedene Laserklassen eingeteilt. Man unterscheidet die gängigen Laserklassen 1, 2, 2M, 3R und 3B. Bei den Laser-Distanzsensoren von wenglor kommen nur die für das menschliche Auge ungefährlichen Laserklassen 1 und 2 zum Einsatz.
| Beschreibung | |
|---|---|
| Laserklasse 1 | Geräte mit Laserklasse 1 sind absolut unbedenklich für das menschliche Auge und es sind keine Schutzmaßnahmen erforderlich. |
| Laserklasse 2 | Geräte mit Laserklasse 2 verfügen über eine höhere Leistung, sind jedoch bei kurzzeitiger Bestrahlung ebenfalls sicher. Es müssen allerdings Warnhinweise angebracht werden. |
| Laserklasse 2M | Geräte mit Laserklasse 2M sind bei kurzzeitiger Bestrahlung ebenfalls ungefährlich. Der Unterschied zur Laserklasse 2 besteht darin, dass mit optischen Geräten, wie z. B. einer Lupe, eine Gefährdung entstehen kann. |
| Laserklasse 3R | Geräte mit Laserklasse 3R können bei direktem Blick in den Laserstrahl gefährlich sein. Aufgrund dessen sind hierfür Schutzmaßnahmen erforderlich. |
| Laserklasse 3B | Geräte mit Laserklasse 3B sind für die Augen und häufig auch für die Haut gefährlich. Aufgrund dessen sind entsprechende Schutzmaßnahmen erforderlich. |
Laserklassen geben Auskunft über die potenzielle Gefährdung des Lasers für den Menschen. Sensoren mit Laserlicht werden nach EN 60825-1 je nach Gefährdungsgrad in verschiedene Laserklassen eingeteilt. Man unterscheidet die gängigen Laserklassen 1, 2, 2M, 3R und 3B. Bei den Laser-Distanzsensoren von wenglor kommen nur die für das menschliche Auge ungefährlichen Laserklassen 1 und 2 zum Einsatz.
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Laserklasse 1
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Beschreibung
Geräte mit Laserklasse 1 sind absolut unbedenklich für das menschliche Auge und es sind keine Schutzmaßnahmen erforderlich.
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Laserklasse 2
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Beschreibung
Geräte mit Laserklasse 2 verfügen über eine höhere Leistung, sind jedoch bei kurzzeitiger Bestrahlung ebenfalls sicher. Es müssen allerdings Warnhinweise angebracht werden.
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Laserklasse 2M
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Beschreibung
Geräte mit Laserklasse 2M sind bei kurzzeitiger Bestrahlung ebenfalls ungefährlich. Der Unterschied zur Laserklasse 2 besteht darin, dass mit optischen Geräten, wie z. B. einer Lupe, eine Gefährdung entstehen kann.
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Laserklasse 3R
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Beschreibung
Geräte mit Laserklasse 3R können bei direktem Blick in den Laserstrahl gefährlich sein. Aufgrund dessen sind hierfür Schutzmaßnahmen erforderlich.
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Laserklasse 3B
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Beschreibung
Geräte mit Laserklasse 3B sind für die Augen und häufig auch für die Haut gefährlich. Aufgrund dessen sind entsprechende Schutzmaßnahmen erforderlich.
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Einsatzzwecke von roten und blauen Lasern
Die Laser-Distanzsensoren von wenglor arbeiten mit rotem oder blauem Laserlicht. Ob rotes oder blaues Licht verwendet wird, hängt von der Anwendung ab. Rotes Laserlicht hat eine Wellenlänge von 650 nm. Blaue Laser arbeiten mit einer Wellenlänge von 405 nm und haben somit eine kürzere Wellenlänge. Daher dringt der blaue Laserstrahl weniger tief in das Messobjekt ein und liefert präzise und stabile Ergebnisse. Insbesondere glühende Oberflächen werden durch den blauen Laser nicht beeinflusst. Laser-Distanzsensoren mit blauer Diode eignen sich sehr gut für organische Oberflächen, polierte Metalle, glänzende Kunststoffoberflächen oder dunkle Lacke.
Was ist der Unterschied zwischen gewöhnlichem Licht und Laserlicht?
Gewöhnliches Licht
| Ausbreitungsrichtung | Lichtwellen streuen in alle Richtungen |
|---|---|
| Wellenlängen | Bestehen aus vielen verschiedene Wellenlängen |
| Phasengleichheit | Wellen schwingen phasenverschoben |
Laserlicht
| Lichtwellen sind stark gerichtet |
| Besteht aus einer Wellenlänge (Monochromatizität) |
| Wellen schwingen synchron |
Warum gibt es rotes und blaues Laserlicht?
Wellenlänge Farbe Rot: 640 - 675 nm
Das ist Licht
Das ist Farbe
Das ist Laser
Der Begriff „Laser“ steht für „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“ (Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung). Ein Laserstrahl kann in einem weiten Bereich des optischen Spektrums erzeugt werden. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, dass gleichgerichtete Lichtwellen in hoher Konzentration zu einem Strahl gebündelt werden.