レーザー距離測定センサーの操作と使用
1. 通過時間型レーザー距離センサーの開発
検出分野におけるレーザーの応用は非常に広範囲にわたり、その技術内容は非常に豊富であり、社会生産や生活への影響も非常に明白です。 レーザー測距は、レーザーの最も初期の応用例の 1 つです。 これは、レーザーが強い指向性、高輝度、良好な単色性などの多くの利点を備えているためです。 1965 年以前、ソ連はレーザーを使用して地球と月の間の距離 (380 × 103 km) をわずか 250 m の誤差で測定していました。 1969年、アメリカ人は月面に後部反射鏡を設置して月面に着陸し、またレーザーを使用して地球と月の間の距離を測定し、その誤差はわずか15cmでした。 レーザーの送信時間を利用して距離を測定する基本原理は、レーザーが往復するのに必要な時間を測定することによって目標の距離を決定することです。 。 今すぐ：。 通過時間型レーザー測距は原理と構造が単純であるため、これまで主に軍事および科学研究で使用されてきましたが、産業オートメーションではまれです。 レーザー測距センサーの価格は一般的に数千ドルと非常に高いためです。 事実上すべての産業ユーザーは、長距離にわたる正確な距離検出を可能にするセンサーを探しています。 多くの場合、近距離にセンサーを設置することは物理的な場所や生産環境によって制限されるため、今日の通過時間レーザー距離センサーは、そのような場合にエンジニアの問題を解決します。
2.動作原理
通過時間型レーザーセンサーが動作すると、レーザーダイオードがターゲットに照準を合わせてレーザーパルスを放射します。 レーザー光はターゲットによって反射された後、あらゆる方向に散乱します。 散乱光の一部はセンサー受信器に戻り、そこで光学システムによって捕捉され、アバランシェフォトダイオード上に結像されます。 アバランシェフォトダイオードは、内部増幅機能を備えた光センサーであり、非常に微弱な光信号を検出できます。 ターゲットまでの距離は、光パルスが送信されてから受信されるまでの経過時間を記録および処理することによって決定できます。 通過時間 光の速度は非常に速いため、レーザー センサーは極めて正確に通過時間を測定する必要があります。 たとえば、光の速度は約 3´108m/s で、1mm の分解能を達成するには、通過時間測距センサーの電子回路が次のような極めて短い時間を識別できなければなりません。 0.001m¸ (3´108m/s)=3ps 3ps の時間を区別するには、これは電子技術に対する法外な要件であり、実装コストが高すぎます。 しかし、今日の安価な通過時間レーザー センサーは、単純な統計原理、平均法を使用してこの障害をうまく回避し、1 mm の分解能を達成し、高速応答を保証します。
3. 他の技術では解決できない問題を解決する
通過時間型レーザー距離センサーは、他のテクノロジーが使用できない場所でも使用できます。 たとえば、ターゲットからの反射光をカウントする一般的な光電センサーは、ターゲットが非常に近い場合に多数の高精度位置検出タスクを実行することもできます。 しかし、対象物が遠かったり、対象物の色が変化した場合には、通常の光電センサでは対応することが困難です。 高度な背景ノイズ抑制センサーや三角測量センサーは、ターゲットの色が変化する場合にはうまく機能しますが、ターゲットの角度が固定されていないか、ターゲットが明るすぎる場合には、パフォーマンスの予測が困難になります。 さらに、三角測量センサーの範囲は通常、0.5m 以内に制限されています。 ただし、超音波センサーは、より遠くにある物体を検出するためにもよく使用されます。また、超音波センサーは光学的ではないため、色の変化の影響を受けません。 ただし、超音波センサーは音速に基づいて距離を測定するため、いくつかの固有の欠点があり、次のような状況では使用できません。 ①測定対象物がセンサの振動子に対して垂直でない場合。 超音波検出の対象は、センサーの鉛直方位から 10 度以内の角度内にある必要があるためです。 ②ビーム径を小さくしたい場合。 なぜなら、一般的な超音波ビームはセンサーから2m離れたときの直径が0.76cmだからです。 ③位置校正のために可視光スポットが必要な場合。 ④風の強い時。 ⑤真空時。 ⑥ 温度勾配が大きい場合。 この場合、音速が変化するからです。 ⑦ 迅速な対応が必要な場合。 レーザー距離センサーは、上記のすべての検出を解決できます。
