1、激光位移傳感器的工作原理是什么？

激光位移傳感器是采用激光進行高精度位移（距離）測量的一種傳感器，與傳統(tǒng)測量方式相比，激光位移傳感器因其高精度、非接觸且快速測量等優(yōu)勢在工業(yè)中得到了廣泛的應用。

激光位移傳感器可精確測量被測物體的位置、位移等信息，其精度可達微米甚至納米級，主要應用于測量物體的位移、厚度、振動、距離、直徑等幾何量。

激光發(fā)射器通過鏡頭將激光射向被測物體表面，經(jīng)物體反射的激光通過接收器鏡頭，被內(nèi)部的成像元件接收，不同距離的光斑在成像元件上的投影位置不同，根據(jù)成像位置及光學投射關系，可以獲得被測物的距離，成像元件具有極高的位置分辨能力，從而能獲得極高的測量精度。

2、什么是激光位移傳感器？其工作原理是什么？

激光位移傳感器的工作原理基于激光干涉現(xiàn)象。具體而言，當激光光束射入目標物體表面時，光束會與目標物體表面產(chǎn)生反射、散射和透射等現(xiàn)象。激光位移傳感器通過測量反射光束與入射光束的干涉條紋的變化，來獲取目標物體相對于傳感器的位移信息。海伯森的HPS-CF系列激光位移傳感器采用光譜共聚焦原理，能夠有效克服傳統(tǒng)激光位移傳感器在高反光、強吸光和透明材質(zhì)物體測量方面的困難。同時，其同軸測量結構使得一次測量即可獲得透明體的表面高度及厚度信息，提供了更穩(wěn)定、更精確、更有效的測量解決方案。

3、激光位移傳感器的操作原理是什么？

激光位移傳感器是利用激光技術進行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表。能夠精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化。

可以測量位移、厚度、振動、距離、直徑等精密的幾何測量。激光有直線度好的優(yōu)良特性，同樣激光位移傳感器相對于我們已知的超聲波傳感器有更高的精度。但是，激光的產(chǎn)生裝置相對比較復雜且體積較大，因此會對激光位移傳感器的應用范圍要求較苛刻。

基本原理

激光位移傳感器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。

按照測量原理，激光位移傳感器原理分為激光三角測量法和激光回波分析法，激光三角測量法一般適用于高精度、短距離的測量，而激光回波分析法則用于遠距離測量，下面分別介紹激光位移傳感器原理的兩種測量方式。

光束在接受元件的位置通過模擬和電子數(shù)字的處理，在經(jīng)過內(nèi)部的微處理分析，然后計算出相應的輸出值，然后再將輸出值調(diào)整之后，向物體發(fā)射一處光芒，而這時候這束光芒就可以調(diào)整位移的距離。

用途

1、長度的測量

將測量的組件放在指定位置的輸送帶上，激光傳感器檢測到該組件并與觸發(fā)的激光掃描儀同時進行測量，最后得到組件的長度。

2、均勻度的檢查

在要測量的工件運動的傾斜方向一行放幾個激光傳感器，直接通過一個傳感器進行度量值的輸出，另外也可以用一個軟件計算出度量值，并根據(jù)信號或數(shù)據(jù)讀出結果。

3、電子元件的檢查

用兩個激光掃描儀，將被測元件擺放在兩者之間，最后通過傳感器讀出數(shù)據(jù)，從而檢測出該元件尺寸的精確度及完整性。

三角測量法

激光發(fā)射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表面，經(jīng)物體表面散射的激光通過接收器鏡頭，被內(nèi)部的CCD線性相機接收，根據(jù)不同的距離，CCD線性相機可以在不同的角度下“看見”這個光點。根據(jù)這個角度及已知的激光和相機之間的距離，數(shù)字信號處理器就能計算出傳感器和被測物體之間的距離。

同時，光束在接收元件的位置通過模擬和數(shù)字電路處理，并通過微處理器分析，計算出相應的輸出值，并在用戶設定的模擬量窗口內(nèi)，按比例輸出標準數(shù)據(jù)信號。如果使用開關量輸出，則在設定的窗口內(nèi)導通，窗口之外截止。另外，模擬量與開關量輸出可獨立設置檢測窗口。

采取三角測量法的激光位移傳感器最高線性度可達1um，分辨率更是可達到0.1um的水平。比如ZLDS100類型的傳感器，它可以達到0.01%高分辨率，0.1%高線性度，9.4KHz高響應，適應惡劣環(huán)境。

回波分析法

激光位移傳感器采用回波分析原理來測量距離以達到一定程度的精度。傳感器內(nèi)部是由處理器單元、回波處理單元、激光發(fā)射器、激光接收器等部分組成。激光位移傳感器通過激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬個激光脈沖到檢測物并返回至接收器，處理器計算激光脈沖遇到檢測物并返回至接收器所需的時間，以此計算出距離值，該輸出值是將上千次的測量結果進行的平均輸出。即所謂的脈沖時間法測量的。激光回波分析法適合于長距離檢測，但測量精度相對于激光三角測量法要低，最遠檢測距離可達250m。

測量應用

激光位移傳感器常用于長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測等。

1.尺寸測定：微小零件的位置識別;傳送帶上有無零件的監(jiān)測;材料重疊和覆蓋的探測;機械手位置（工具中心位置）的控制;器件狀態(tài)檢測;器件位置的探測（通過小孔）;液位的監(jiān)測;厚度的測量;振動分析;碰撞試驗測量;汽車相關試驗等。

2.金屬薄片和薄板的厚度測量：激光傳感器測量金屬薄片（薄板）的厚度。厚度的變化檢出可以幫助發(fā)現(xiàn)皺紋，小洞或者重疊，以避免機器發(fā)生故障。

3.氣缸筒的測量，同時測量：角度，長度，內(nèi)、外直徑偏心度，圓錐度，同心度以及表面輪廓。

4.長度的測量：將測量的組件放在指定位置的輸送帶上，激光傳感器檢測到該組件并與觸發(fā)的激光掃描儀同時進行測量，最后得到組件的長度。

5.均勻度的檢查：在要測量的工件運動的傾斜方向一行放幾個激光傳感器，直接通過一個傳感器進行度量值的輸出，另外也可以用一個軟件計算出度量值，并根據(jù)信號或數(shù)據(jù)讀出結果。

6.電子元件的檢查：用兩個激光掃描儀，將被測元件擺放在兩者之間，最后通過傳感器讀出數(shù)據(jù)，從而檢測出該元件尺寸的精確度及完整性。

7.生產(chǎn)線上灌裝級別的檢查：激光傳感器集成到灌裝產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中，當灌裝產(chǎn)品經(jīng)過傳感器時，就可以檢測到是否填充滿。傳感器用激光束反射表面的擴展程序就能精確的識別灌裝產(chǎn)品填充是否合格以及產(chǎn)品的數(shù)量。

8.傳感器測量物體的直線度：首先你需要2-3個激光位移傳感器來進行組合式的測量，如圖所示。然后將3個激光位移傳感器安裝在于產(chǎn)線平行的一條直線上，并根據(jù)你所需要的測量精度來確定三個激光位移傳感器之間的間距。最后，你需要讓這一個物體以平行于激光位移傳感器安裝線上的方向前進。當產(chǎn)線與傳感器的安裝線是平行的情況下，三個傳感器測出來的距離差別越大則此物體的直線度越差，三個傳感器測出來的距離差別越小，說明此物體的直線度越好，你可以根據(jù)你所要測量物體的長度，以及三個傳感器安裝間的間距等數(shù)據(jù)來確立一個直線度的百分比，從而得到量化的信號輸出，已達到檢測物體直線度的目的。

移傳感器分類

電渦流位移傳感器

分辨率：電渦流傳感器的分辨率最高也可達到0.1um，與激光位移傳感器基本相當

線性度：電渦流傳感器的線性度一般較低，為量程的1%左右，高端激光位移傳感器則一般為0.1%

測量條件：電渦流傳感器要求被測體為導體而且非導磁，即不導磁的導體，例如鋁、銅等，鐵則不行;激光位移傳感器則對無論被測體是否導磁、是否導電都能測。

電容位移傳感器

電容式位移傳感器精度非常高，遠高于激光位移傳感器，但是電容位移傳感器的量程很小一般小于1mm，激光位移傳感器的量程最大可做到2m。

光纖位移傳感器

光纖位移傳感器的測量原理為通過測量物體因位移導致其表面反射回來的光通量和光強度的變化來測量物體的位移情況，其探頭由發(fā)射光纖和接收光纖兩部分組成。對于尺寸很小的物體的位移和振動情況，常規(guī)的非接觸式位移傳感器收到反射面積的限制導致測量效果不是很理想，而光纖位移傳感器則可以做成很小的探頭（最小0.2mm直徑），此外還可以做成直線發(fā)射和接收的形式，通過測量物體在位移過程中對光纖的遮擋程度來計算位移的數(shù)值，精度可達0.01um，量程最大4mm。

4、激光測位移是什么工作原理？

激光位移傳感器結構和原理

激光三角反射式測量原理基于簡單的幾何關系。激光二極管發(fā)出的激光束被照射到被測物體表面。反射回來的光線通過一組透鏡，投射到感光元件矩陣上，感光元件可以是CCD/CMOS或者是PSD元件。反射光線的強度取決于被測物體的表面特性。為此，模擬元件PSD的敏感度需要進行調(diào)節(jié)。而對數(shù)字元件CCD傳感器，使用德國米銥提供的實時表面補光技術(RTSC, Real Time Surface Compensation) 可以瞬時改變接收光強。

傳感器探頭到被測物體的距離可以由三角計算法則精確得到。采用這種方法能夠得到微米級的分辨率。根據(jù)不同型號，測量得到的數(shù)據(jù)會由外置或內(nèi)置控制器通過多種接口進行評估。

點激光傳感器投射到被測物體上形成一個可見光斑，通過這個光斑可以非常簡便的安裝調(diào)試探頭，因此點激光傳感器被應用到非常多的領域，成為精密距離測量的熱門選擇。根據(jù)不同設計，光學測量原理最大允許測量距離達到1m。根據(jù)測量任務的需要，可以選擇非常小的量程，但是具有極高測量精度?；蛘哌x擇大量程，但是測量精度會有所下降。目前市面上有很多傳感器型號可以快速補償反射光的光強，但只有德國米銥的激光傳感器成功實現(xiàn)了實時光強補償。

快速表面補光技術 Rapid surface compensation

直接使用激光傳感器測量，需要采樣若干測量點。而這些測量點所處表面反射特性如果發(fā)生變化，就需要對反射光的光強進行調(diào)節(jié)，以達到最大的信號穩(wěn)定性。

而調(diào)節(jié)的速度取決于傳感器制造商。如果傳感器需要越多時間來調(diào)節(jié)光強，就意味著越多測量值在被測表面顏色發(fā)生變化時，不可用于判斷測量結果。德國米銥提供的實時表面補光技術（RTSC）可以實現(xiàn)最佳補光效果。此外，測量要確保激光傳感器的測量范圍內(nèi)不存在異物干擾。灰塵或者其他小顆粒進入光路，會明顯影響測量結果。另外，被測物體所處位置或移動方向?qū)τ趥鞲衅魈筋^安裝的影響不可低估。根據(jù)上述測量理論，反射光必須能夠直達感光原件。如果反射光被陰影遮擋，則測量不可完成。因此，傳感器安裝位置必須與被測物體運動方向十字交叉。

雖然近些年激光傳感器的尺寸日趨小型化，但與電磁類位移傳感器相比，激光傳感器的尺寸仍然偏大。

采用激光三角反射式測量方法的好處：

- 較小的測量光斑

- 允許較大安裝距離

- 較大的量程

- 幾乎可以測量任何被測物體材料

應用限制：

- 被測表面的性能對測量精度有一定影響

- 需要光路保持清潔

- 與光譜共焦式傳感器，電容式或電渦流式傳感器相比，激光傳感器尺寸偏大

- 測量鏡面被測物體，需要調(diào)試安裝位置和角度

德國米銥的激光位移傳感器擁有輝煌的歷史，作為CCD傳感器技術應用的先驅(qū)， optoNCDT 系列在工業(yè)激光位移測量發(fā)展過程中始終占有重要地位。現(xiàn)有的傳感器類型多樣，覆蓋的應用范圍廣，而且每一種產(chǎn)品都擁有技術領先優(yōu)勢。optoNCDT系列激光三角反射式位移傳感器以其極高的測量精度享譽世界激光位移傳感器憑借直徑微小的測量光斑，可從較遠距離對被測物體進行測量，并適用于結構小巧的零部件的精確測量。傳感器相對被測表面安裝距離遠且量程較大的技術特性，使其可完成對特殊表面的測量任務，例如炙熱的金屬表面。傳感器與被測物體間在測量過程中無實際接觸，此非接觸式測量原理的優(yōu)勢在于可保證無磨損、抗干擾的高精度測量。此外，激光三角反射式測量原理還適用于高精度、高分辨率的高速測量。