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(jìn)行高精度位移（距離）測(cè)量的一種傳感器，與傳統(tǒng)測(cè)量方式相比，激光位移傳感器因其高精度、非接觸且快速測(cè)量等優(yōu)勢(shì)在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

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

激光位移傳感器的工作原理

激光發(fā)射器通過鏡頭將激光射向被測(cè)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(xué)投射關(guān)系，可以獲得被測(cè)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(cè)量精度。

激光位移傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表。能夠精確非接觸測(cè)量被測(cè)物體的位置、位移等變化。

可以測(cè)量位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等精密的幾何測(cè)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(duì)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(duì)比較復(fù)雜且體積較大，因此會(huì)對(duì)激光位移傳感器的應(yīng)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(cè)量被測(cè)物體的位置、位移等變化，主要應(yīng)用于檢測(cè)物體的位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等幾何量的測(cè)量。

按照測(cè)量原理，激光位移傳感器原理分為激光三角測(cè)量法和激光回波分析法，激光三角測(cè)量法一般適用于高精度、短距離的測(cè)量，而激光回波分析法則用于遠(yuǎn)距離測(cè)量，下面分別介紹激光位移傳感器原理的兩種測(cè)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(jì)算出相應(yīng)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(shí)候這束光芒就可以調(diào)整位移的距離。

用途

1、長(zhǎng)度的測(cè)量

將測(cè)量的組件放在指定位置的輸送帶上，激光傳感器檢測(cè)到該組件并與觸發(fā)的激光掃描儀同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，最后得到組件的長(zhǎng)度。

2、均勻度的檢查

在要測(cè)量的工件運(yùn)動(dòng)的傾斜方向一行放幾個(gè)激光傳感器，直接通過一個(gè)傳感器進(jìn)行度量值的輸出，另外也可以用一個(gè)軟件計(jì)算出度量值，并根據(jù)信號(hào)或數(shù)據(jù)讀出結(jié)果。

3、電子元件的檢查

用兩個(gè)激光掃描儀，將被測(cè)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(cè)出該元件尺寸的精確度及完整性。

三角測(cè)量法

激光發(fā)射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測(cè)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(jī)接收，根據(jù)不同的距離，CCD線性相機(jī)可以在不同的角度下“看見”這個(gè)光點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)角度及已知的激光和相機(jī)之間的距離，數(shù)字信號(hào)處理器就能計(jì)算出傳感器和被測(cè)物體之間的距離。

同時(shí)，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(jì)算出相應(yīng)的輸出值，并在用戶設(shè)定的模擬量窗口內(nèi)，按比例輸出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號(hào)。如果使用開關(guān)量輸出，則在設(shè)定的窗口內(nèi)導(dǎo)通，窗口之外截止。另外，模擬量與開關(guān)量輸出可獨(dú)立設(shè)置檢測(cè)窗口。

采取三角測(cè)量法的激光位移傳感器最高線性度可達(dá)1um，分辨率更是可達(dá)到0.1um的水平。比如ZLDS100類型的傳感器，它可以達(dá)到0.01%高分辨率，0.1%高線性度，9.4KHz高響應(yīng)，適應(yīng)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(lái)測(cè)量距離以達(dá)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(wàn)個(gè)激光脈沖到檢測(cè)物并返回至接收器，處理器計(jì)算激光脈沖遇到檢測(cè)物并返回至接收器所需的時(shí)間，以此計(jì)算出距離值，該輸出值是將上千次的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行的平均輸出。即所謂的脈沖時(shí)間法測(cè)量的。激光回波分析法適合于長(zhǎng)距離檢測(cè)，但測(cè)量精度相對(duì)于激光三角測(cè)量法要低，最遠(yuǎn)檢測(cè)距離可達(dá)250m。

測(cè)量應(yīng)用

激光位移傳感器常用于長(zhǎng)度、距離、振動(dòng)、速度、方位等物理量的測(cè)量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測(cè)等。

1.尺寸測(cè)定：微小零件的位置識(shí)別;傳送帶上有無(wú)零件的監(jiān)測(cè);材料重疊和覆蓋的探測(cè);機(jī)械手位置（工具中心位置）的控制;器件狀態(tài)檢測(cè);器件位置的探測(cè)（通過小孔）;液位的監(jiān)測(cè);厚度的測(cè)量;振動(dòng)分析;碰撞試驗(yàn)測(cè)量;汽車相關(guān)試驗(yàn)等。

2.金屬薄片和薄板的厚度測(cè)量：激光傳感器測(cè)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(jī)器發(fā)生故障。

3.氣缸筒的測(cè)量，同時(shí)測(cè)量：角度，長(zhǎng)度，內(nèi)、外直徑偏心度，圓錐度，同心度以及表面輪廓。

4.長(zhǎng)度的測(cè)量：將測(cè)量的組件放在指定位置的輸送帶上，激光傳感器檢測(cè)到該組件并與觸發(fā)的激光掃描儀同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，最后得到組件的長(zhǎng)度。

5.均勻度的檢查：在要測(cè)量的工件運(yùn)動(dòng)的傾斜方向一行放幾個(gè)激光傳感器，直接通過一個(gè)傳感器進(jìn)行度量值的輸出，另外也可以用一個(gè)軟件計(jì)算出度量值，并根據(jù)信號(hào)或數(shù)據(jù)讀出結(jié)果。

6.電子元件的檢查：用兩個(gè)激光掃描儀，將被測(cè)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(cè)出該元件尺寸的精確度及完整性。

7.生產(chǎn)線上灌裝級(jí)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(dāng)灌裝產(chǎn)品經(jīng)過傳感器時(shí)，就可以檢測(cè)到是否填充滿。傳感器用激光束反射表面的擴(kuò)展程序就能精確的識(shí)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(cè)量物體的直線度：首先你需要2-3個(gè)激光位移傳感器來(lái)進(jìn)行組合式的測(cè)量，如圖所示。然后將3個(gè)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(cè)量精度來(lái)確定三個(gè)激光位移傳感器之間的間距。最后，你需要讓這一個(gè)物體以平行于激光位移傳感器安裝線上的方向前進(jìn)。當(dāng)產(chǎn)線與傳感器的安裝線是平行的情況下，三個(gè)傳感器測(cè)出來(lái)的距離差別越大則此物體的直線度越差，三個(gè)傳感器測(cè)出來(lái)的距離差別越小，說(shuō)明此物體的直線度越好，你可以根據(jù)你所要測(cè)量物體的長(zhǎng)度，以及三個(gè)傳感器安裝間的間距等數(shù)據(jù)來(lái)確立一個(gè)直線度的百分比，從而得到量化的信號(hào)輸出，已達(dá)到檢測(cè)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(dá)到0.1um，與激光位移傳感器基本相當(dāng)

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(cè)量條件：電渦流傳感器要求被測(cè)體為導(dǎo)體而且非導(dǎo)磁，即不導(dǎo)磁的導(dǎo)體，例如鋁、銅等，鐵則不行;激光位移傳感器則對(duì)無(wú)論被測(cè)體是否導(dǎo)磁、是否導(dǎo)電都能測(cè)。

電容位移傳感器

電容式位移傳感器精度非常高，遠(yuǎn)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(cè)量原理為通過測(cè)量物體因位移導(dǎo)致其表面反射回來(lái)的光通量和光強(qiáng)度的變化來(lái)測(cè)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(duì)于尺寸很小的物體的位移和振動(dòng)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(dǎo)致測(cè)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(cè)量物體在位移過程中對(duì)光纖的遮擋程度來(lái)計(jì)算位移的數(shù)值，精度可達(dá)0.01um，量程最大4mm。

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(dāng)激光光束射入目標(biāo)物體表面時(shí)，光束會(huì)與目標(biāo)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(cè)量反射光束與入射光束的干涉條紋的變化，來(lái)獲取目標(biāo)物體相對(duì)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(qiáng)吸光和透明材質(zhì)物體測(cè)量方面的困難。同時(shí)，其同軸測(cè)量結(jié)構(gòu)使得一次測(cè)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(cè)量解決方案。

3、掃地機(jī)中線激光傳感器工作原理

二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖，目標(biāo)反射后散射。

據(jù)查百度百科，掃地機(jī)中線激光傳感器工作時(shí)，先由激光發(fā)射二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖，經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射，從而完成面積的掃描。

激光傳感器是用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器，由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成，是新型測(cè)量?jī)x表。

4、激光檢測(cè)傳感器主要特點(diǎn)及其檢測(cè)的原理是什么？

激光傳感器最大的特點(diǎn)是可以非接觸測(cè)量，且精度高，頻率快

德國(guó)米銥激光三角反射式傳感器原理

激光三角反射式測(cè)量原理基于簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系。激光二極管發(fā)出的激光束被照射到被測(cè)物體表面。反射回來(lái)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(qiáng)度取決于被測(cè)物體的表面特性。為此，模擬元件PSD的敏感度需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。而對(duì)數(shù)字元件CCD傳感器，使用德國(guó)米銥提供的實(shí)時(shí)表面補(bǔ)光技術(shù)(RTSC, Real Time Surface Compensation) 可以瞬時(shí)改變接收光強(qiáng)。

傳感器探頭到被測(cè)物體的距離可以由三角計(jì)算法則精確得到。采用這種方法能夠得到微米級(jí)的分辨率。根據(jù)不同型號(hào)，測(cè)量得到的數(shù)據(jù)會(huì)由外置或內(nèi)置控制器通過多種接口進(jìn)行評(píng)估。

點(diǎn)激光傳感器投射到被測(cè)物體上形成一個(gè)可見光斑，通過這個(gè)光斑可以非常簡(jiǎn)便的安裝調(diào)試探頭，因此點(diǎn)激光傳感器被應(yīng)用到非常多的領(lǐng)域，成為精密距離測(cè)量的熱門選擇。根據(jù)不同設(shè)計(jì)，光學(xué)測(cè)量原理最大允許測(cè)量距離達(dá)到1m。根據(jù)測(cè)量任務(wù)的需要，可以選擇非常小的量程，但是具有極高測(cè)量精度?；蛘哌x擇大量程，但是測(cè)量精度會(huì)有所下降。目前市面上有很多傳感器型號(hào)可以快速補(bǔ)償反射光的光強(qiáng)，但只有德國(guó)米銥的激光傳感器成功實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)光強(qiáng)補(bǔ)償。

快速表面補(bǔ)光技術(shù) Rapid surface compensation

直接使用激光傳感器測(cè)量，需要采樣若干測(cè)量點(diǎn)。而這些測(cè)量點(diǎn)所處表面反射特性如果發(fā)生變化，就需要對(duì)反射光的光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到最大的信號(hào)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(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)光強(qiáng)，就意味著越多測(cè)量值在被測(cè)表面顏色發(fā)生變化時(shí)，不可用于判斷測(cè)量結(jié)果。德國(guó)米銥提供的實(shí)時(shí)表面補(bǔ)光技術(shù)（RTSC）可以實(shí)現(xiàn)最佳補(bǔ)光效果。此外，測(cè)量要確保激光傳感器的測(cè)量范圍內(nèi)不存在異物干擾?；覊m或者其他小顆粒進(jìn)入光路，會(huì)明顯影響測(cè)量結(jié)果。另外，被測(cè)物體所處位置或移動(dòng)方向?qū)τ趥鞲衅魈筋^安裝的影響不可低估。根據(jù)上述測(cè)量理論，反射光必須能夠直達(dá)感光原件。如果反射光被陰影遮擋，則測(cè)量不可完成。因此，傳感器安裝位置必須與被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)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(cè)量方法的好處：

- 較小的測(cè)量光斑

- 允許較大安裝距離

- 較大的量程

- 幾乎可以測(cè)量任何被測(cè)物體材料

應(yīng)用限制：

- 被測(cè)表面的性能對(duì)測(cè)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(cè)量鏡面被測(cè)物體，需要調(diào)試安裝位置和角度

德國(guó)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(shù)應(yīng)用的先驅(qū)， optoNCDT 系列在工業(yè)激光位移測(cè)量發(fā)展過程中始終占有重要地位?，F(xiàn)有的傳感器類型多樣，覆蓋的應(yīng)用范圍廣，而且每一種產(chǎn)品都擁有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。optoNCDT系列激光三角反射式位移傳感器以其極高的測(cè)量精度享譽(yù)世界激光位移傳感器憑借直徑微小的測(cè)量光斑，可從較遠(yuǎn)距離對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行測(cè)量，并適用于結(jié)構(gòu)小巧的零部件的精確測(cè)量。傳感器相對(duì)被測(cè)表面安裝距離遠(yuǎn)且量程較大的技術(shù)特性，使其可完成對(duì)特殊表面的測(cè)量任務(wù)，例如炙熱的金屬表面。傳感器與被測(cè)物體間在測(cè)量過程中無(wú)實(shí)際接觸，此非接觸式測(cè)量原理的優(yōu)勢(shì)在于可保證無(wú)磨損、抗干擾的高精度測(cè)量。此外，激光三角反射式測(cè)量原理還適用于高精度、高分辨率的高速測(cè)量。