Лазерные датчики расстояния и перемещения

Лазерные датчики расстояния и перемещения – электронные устройства, использующие свойства лазерного излучения для измерения расстояний до поверхностей перемещающихся предметов.

Лазерные датчики измерения расстояний обладают высокой разрешающей способностью, точностью и повторяемостью измерений. Они экономичны, легко настраиваются и не требуют значительных затрат на обслуживание. Применяемые материалы и высокая степень защищенности позволяют использовать эти устройства в сложных условиях эксплуатации.

Модельный ряд лазерных датчиков расстояния и перемещения

Модель	Диапазон измерений	Температурный дрейф	Разрешение	Выходной сигнал
Серия OADM	16…1000 мм	от ˂0,015% Sde/K до ˂0,07% Sde/K	от 0,002…0,005 мм до 0,12…2,5 мм	Аналоговый: 4…20 мА, 0…10В Последовательный интерфейс RS 485
Серия OADR	30…600 мм	от <0,03% Sde/K до <0,06% Sde/K	от 0,005…0,06 мм до 0,015…0,67 мм	Аналоговый: 4…20 мА, 0…10В
Серия OM20	16…120 мм	от 0,01% Sde/K до 0,04% Sde/K	–	Аналоговый: 4…20 мА / 2…10 мА / 0…10 В DC / 0…5 В DC Интерфейсы: RS-485, IO-Link V1.1
Серия BD	25…125 мм	0,05% F.S./°C 0,06% F.S./°C	1…4 мкм	Сигналы тревоги и состояния датчика: PNP/NPN с открытым коллектором, макс. 100 мА Аналоговый сигнал: -5…+5 В, 0…5 В, 1…5 В, 4…20 мА
Серия LSE	от 0,3х0,3 м до 5,6х5,6 м	–	Угловое: 0,4°	Реле PhotoMOS

Принцип работы лазерных датчиков перемещения

В основе работы лазерных датчиков перемещения лежит хорошо известный триангуляционный принцип. Определение расстояния до поверхности контролируемого объекта производится с использованием свойств подобия треугольников, образуемых оптической схемой датчика. Луч от лазерного источника, содержащегося в головке датчика, направлен на поверхность предмета, перемещение или геометрические характеристики которого контролируются.

В плоскости источника излучения, ортогональной к оси луча источника, размещается оптическая приемная система, которая фокусирует изображение пятна засветки поверхности предмета на линейную матрицу микрофотоэлементов. При перемещении поверхности предмета вдоль оси луча, изменяется угол отражения рассеиваемых лучей лазера, попадающих в оптическую приёмную систему. При этом изменяется положение сфокусированного пятна на линейке микрофотоэлементов. Изменение положения пятна изменяет засветку различных микрофотоэлементов, что преобразуется электронной схемой датчика в выходной сигнал нужного формата. Следует отметить, что освещаемая поверхность предмета должна иметь некоторую шероховатость, поскольку при идеально зеркальной поверхности засветки приёмной оптической системы не происходит. Цвет поверхности значения не имеет.

Достоинства и преимущества оптических лазерных датчиков

Высокая разрешающая способность, повторяемость и точность измерений, не зависящая от цвета и материала предмета;
Высокая оптическая помехозащищенность датчиков ввиду монохромности лазерного излучения;
Возможность при совместном использовании нескольких датчиков определять геометрические характеристики предмета: размеры, разность уровней, гладкость, кривизну поверхности, производить идентификацию предметов;
Экономичность, обусловленная малым энергопотреблением датчиков;
Удобство монтажа и юстировки, технического обслуживания датчиков;
Высокая степень защиты – IP67/69K, позволяющая эксплуатировать датчики в сложных условиях.

Назначение лазерных датчиков положения

Определение появления в контролируемой зоне предметов и объектов, например, рабочих органов механизмов и машин;
Определение размеров деталей и др. предметов, перемещаемых в ходе технологического процесса;
Измерение величин перемещений предметов и рабочих органов механизмов и машин;
Определение конфигурации и идентификация предметов (деталей);
Определение качества обработки поверхностей деталей.

Область применения оптических лазерных датчиков

Машиностроение: изготовление деталей и сборочное производство. Применяются для контроля размеров деталей, определения качества поверхностей, определение наличия и идентификации деталей при сборке;
Металлургическое производство: контроль геометрических характеристик прокатываемых профилей;
Деревообработка: контроль размеров деталей и заготовок.

Возможные ограничения при использовании оптических лазерных датчиков

Для обеспечения высокой точности измерений при применении лазерных датчиков расстояния и перемещения необходимо выполнять следующие условия при эксплуатации датчиков:

Использовать датчик только в соответствующих условиях окружающей среды: температура и влажность не должны превышать норму;
Наличие пыли на поверхности чувствительных элементов датчиков может привести к некорректности результатов;
При разработке и осуществлении конфигурации системы датчиков должны быть исключены взаимные оптические влияния лазерных сенсоров друг на друга и на фотоэлектрические сенсоры. Для предотвращения влияния посторонней засветки следует применять конструктивные шторки и щелевые маски;
Датчик может некорректно работать с материалами, которые имеют малую степень шероховатостей (с зеркальными поверхностями не используется).