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      激光測距傳感器的工作原理及典型應用

      2018-09-24 11:05:48

             激光測距傳感器是一種使用激光光源的、利用光學原理工作的測距類傳感器,它具有光斑小、精度高、測量速度快的優點,可精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化,主要應用于檢測物體的位移、厚度、振動、距離、直徑等幾何量的測量。

      激光測距傳感器根據檢測原理分為基于三角測量原理的距離檢測和基于TOF原理的距離檢測。

      一、基于三角測量原理的距離檢測

      發射器發射出一束激光,照到前方的物體時,會發生漫反射,四面八方漫反射的光有一部分會進入接收鏡頭,接收鏡頭是一個聚焦透鏡,從同一個位置反射回來的光會聚焦成一個點落到傳感器內部的CCD芯片或者CMOS芯片上,這個芯片會根據接收到的光的位置,把其轉換成電信號,這樣的話,芯片上的某個點對應于被測物的位置是固定的,所以傳感器可以根據芯片轉換后的電信號判斷物體的位置,從而轉換成距離信息。

      激光測距傳感器

      二、基于TOF原理的距離檢測

      TOF就是time of flight ,即飛行時間原理。傳感器發射器發射光束時記下時間T1,光束打到物體上之后反射回來接收到返回光的時間為T2,已知光束在空氣中傳播的速度v,(通常為300000000/秒),那么傳感器距離被測物的距離為:S=v*T2-T1/2,原理也是很簡單。

      TOF激光測距傳感器

      兩種測量原理對比:

      原理

      優點

      缺點

      三角測量原理

      測量頻率高(發射接收同時進行),測量精度高

      可測量距離太近 ,距離越遠精度越差

      TOF測量原理

      測量距離遠,抗干擾性強

      測量精度差 ,測量頻率低

      激光測距傳感器典型應用

      激光測距傳感器的應用非常廣泛,其測量距離從幾十米到幾百米不等,精度一般在毫米級,與工業中大多數的應用需求相符合,激光測距傳感器的用途包括尺寸測量、位置測量、液位測量、形變監測、海嘯/泥石流等自然災害監測、定位等,根據不同的應用領域和工況,其作用也不同:

      1)金屬工業

      例如金屬切割應用中,我們常常需要切割指定規格指定長度的金屬,通過將激光測距設備安裝在切割設備上,對切割長度進行監測,準確進行切割。此外還包括鋼鐵的鍛造和灌裝等,由于金屬鍛造時溫度很高,激光測距傳感器可以無接觸的對金屬的鍛造工藝過程進行監測和控制,提高了工藝生產的效率。

      2橋梁建筑

      通過激光測距傳感器對橋梁的上下橋面進行監測,監測桁架傾斜和變形;此外還可以監測歷史建筑,如教堂建筑等,通過激光測距傳感器,我們可以監測這些建筑物的微小“變化”,對它們進行細致的監測和保護。

      3)軌道鐵路

      鐵路的軌道監測包括鐵路基礎設施的監測,鐵路隧道形變監測,山區鐵路巖層的泥石流監測等。

      4)倉儲物流

      例如常見激光測距傳感器用于料倉的料位,物流卡車的位置監測與定位等。

      摩天射頻激光測距傳感器產品構造設計合理,穩定性好,適用于各種工業應用,尤其高精度,非直接接觸的應用環境,例如天車作業定位、液位料位監測、冶金生產線控制等。



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