Provoz a použití laserových senzorů pro měření vzdálenosti
1. Vývoj laserových snímačů vzdálenosti s dobou průchodu
Uplatnění laseru v oblasti detekce je velmi rozsáhlé, technický obsah velmi bohatý a velmi zřejmý je i dopad na společenskou produkci a život. Laserové měření vzdálenosti je jednou z prvních aplikací laserů. Je to proto, že laser má mnoho výhod, jako je silná směrovost, vysoký jas a dobrá monochromatičnost. Před rokem 1965 Sovětský svaz používal laser k měření vzdálenosti mezi Zemí a Měsícem (380´103 km) s chybou pouhých 250 m. V roce 1969 Američané přistáli na Měsíci se zadním reflektorem na Měsíci a také pomocí laserů změřili vzdálenost mezi Zemí a Měsícem s chybou pouhých 15 cm. Základním principem použití laserového přenosového času k měření vzdálenosti je určení cílové vzdálenosti měřením času potřebného k tomu, aby se laser pohyboval tam a zpět. . Právě teď:. Přestože má laserové měření doby průchodu jednoduchý princip a strukturu, v minulosti se používal především ve vojenském a vědeckém výzkumu, ale v průmyslové automatizaci je vzácný. Protože cena laserového snímače vzdálenosti je příliš vysoká, obvykle několik tisíc dolarů. Prakticky všichni průmysloví uživatelé hledají senzor, který umožňuje přesnou detekci vzdálenosti na delší vzdálenosti. Protože v mnoha případech bude instalace senzorů na blízkou vzdálenost omezena fyzickým umístěním a výrobním prostředím, dnešní laserový senzor vzdálenosti pro přepravu vyřeší problém pro inženýry v takových případech.
2. Princip činnosti
Když laserový senzor doby průchodu funguje, laserová dioda je zaměřena na cíl a vysílá laserové pulsy. Po odrazu od cíle se laserové světlo rozptýlí všemi směry. Část rozptýleného světla se vrací do senzorového přijímače, kde je zachycena optickým systémem a zobrazena na lavinové fotodiodě. Lavinová fotodioda je optický senzor s vnitřním zesílením, takže dokáže detekovat extrémně slabé světelné signály. Vzdálenost k cíli lze určit záznamem a zpracováním času, který uplynul od okamžiku odeslání světelného impulsu do jeho zpětného přijetí. Transit Time Laserové senzory musí určit dobu přepravy s extrémní přesností, protože rychlost světla je tak vysoká. Například rychlost světla je asi 3'108m/s, aby bylo dosaženo rozlišení 1 mm, musí být elektronický obvod snímače doby přechodu schopen rozlišit následující extrémně krátký čas: 0,001 m¸ (3´108 m/s)=3ps Abychom rozlišili čas 3ps, jedná se o přemrštěný požadavek na elektronickou technologii a náklady na implementaci jsou příliš vysoké. Ale dnešní levné laserové senzory s dobou průchodu tuto překážku úhledně obcházejí pomocí jednoduchého statistického principu, průměrného pravidla, aby bylo dosaženo rozlišení 1 mm a byla zaručena rychlá odezva.
3. Řešit problémy, které nelze vyřešit jinými technologiemi
Laserové snímače vzdálenosti s dobou průchodu lze použít tam, kde jiné technologie nemohou. Například běžný fotoelektrický senzor, který počítá světlo odražené od cíle, může také provádět velké množství úkolů přesné detekce polohy, když je cíl velmi blízko. Když je však cíl daleko nebo se mění barva cíle, je pro běžné fotoelektrické senzory obtížné si poradit. Zatímco pokročilé senzory pro potlačení šumu na pozadí a triangulační senzory fungují dobře, když se změní barva cíle, jejich výkon je méně předvídatelný, když není cílový úhel pevný nebo je cíl příliš jasný. Kromě toho mají triangulační senzory obecně dosah omezený na 0,5 m. Ultrazvukové senzory se však také často používají k detekci objektů na větší vzdálenosti, a protože nejsou optické, nejsou ovlivněny změnami barev. Ultrazvukové senzory však měří vzdálenost na základě rychlosti zvuku, takže mají určité nevýhody a nelze je použít v následujících situacích. ①Když cíl, který má být měřen, není kolmý k převodníku senzoru. Protože cíl ultrazvukové detekce musí být v úhlu maximálně 10 stupně od vertikálního azimutu senzoru. ②Když je požadován malý průměr paprsku. Protože obecný ultrazvukový paprsek má průměr 0,76 cm, když je vzdálen 2 m od snímače. ③Příležitosti, kdy jsou pro kalibraci polohy vyžadovány viditelné světelné skvrny. ④ větrné příležitosti. ⑤ vakuové příležitosti. ⑥ Příležitosti, kdy je teplotní gradient velký. Protože v tomto případě se rychlost zvuku změní. ⑦ Příležitosti, které vyžadují rychlou reakci. Laserový senzor vzdálenosti dokáže vyřešit detekci všech výše uvedených příležitostí.
