Der Betrieb und die Verwendung von Laser-Entfernungsmesssensoren
1. Entwicklung von Time-of-Transit-Laser-Distanzsensoren
Die Anwendung von Lasern im Detektionsbereich ist sehr umfangreich, der technische Inhalt ist sehr umfangreich und die Auswirkungen auf die soziale Produktion und das Leben sind ebenfalls sehr offensichtlich. Die Laserentfernungsmessung ist eine der frühesten Anwendungen von Lasern. Dies liegt daran, dass der Laser viele Vorteile hat, wie z. B. eine starke Ausrichtung, hohe Helligkeit und gute Monochromatizität. Vor 1965 nutzte die Sowjetunion Laser, um die Entfernung zwischen der Erde und dem Mond (380.103 km) mit einem Fehler von nur 250 m zu messen. 1969 landeten die Amerikaner mit einem Rückreflektor auf dem Mond und maßen mithilfe von Lasern auch den Abstand zwischen Erde und Mond mit einem Fehler von nur 15 cm. Das Grundprinzip der Verwendung der Laserübertragungszeit zur Entfernungsmessung besteht darin, die Zielentfernung zu bestimmen, indem die Zeit gemessen wird, die der Laser benötigt, um hin und her zu gehen. . Im Augenblick:. Obwohl die Time-of-Transit-Laserentfernungsmessung ein einfaches Prinzip und eine einfache Struktur hat, wurde sie in der Vergangenheit hauptsächlich in der militärischen und wissenschaftlichen Forschung eingesetzt, in der industriellen Automatisierung ist sie jedoch selten. Weil der Preis des Laser-Entfernungssensors zu hoch ist, in der Regel mehrere tausend Dollar. Nahezu alle Industrieanwender sind auf der Suche nach einem Sensor, der eine präzise Abstandserkennung über größere Entfernungen ermöglicht. Da in vielen Fällen die Installation von Sensoren im Nahbereich durch den physischen Standort und die Produktionsumgebung eingeschränkt wird, wird der heutige Laufzeit-Laser-Abstandssensor das Problem für Ingenieure in solchen Fällen lösen.
2. Funktionsprinzip
Wenn der Laufzeitlasersensor funktioniert, ist die Laserdiode auf das Ziel gerichtet und sendet Laserimpulse aus. Nachdem das Laserlicht vom Ziel reflektiert wurde, wird es in alle Richtungen gestreut. Ein Teil des Streulichts kehrt zum Sensorempfänger zurück, wo es vom optischen System erfasst und auf der Lawinenfotodiode abgebildet wird. Eine Lawinenfotodiode ist ein optischer Sensor mit interner Verstärkung, der extrem schwache Lichtsignale erkennen kann. Die Entfernung zum Ziel lässt sich ermitteln, indem die Zeit vom Aussenden des Lichtimpulses bis zum Rückempfang erfasst und verarbeitet wird. Laufzeit Lasersensoren müssen die Laufzeit mit äußerster Präzision bestimmen, da die Lichtgeschwindigkeit so hoch ist. Beispielsweise beträgt die Lichtgeschwindigkeit etwa 3´108m/s. Um eine Auflösung von 1mm zu erreichen, muss die elektronische Schaltung des Laufzeitmesssensors folgende extrem kurze Zeit unterscheiden können: 0,001m¸ (3´108m/s)=3ps Um die Zeit von 3ps zu unterscheiden, ist dies eine exorbitante Anforderung an die elektronische Technologie und die Kosten für die Implementierung sind zu hoch. Heutige billige Laufzeitlasersensoren umgehen dieses Hindernis jedoch geschickt, indem sie ein einfaches statistisches Prinzip, die Durchschnittsregel, verwenden, um eine Auflösung von 1 mm zu erreichen und eine schnelle Reaktion zu gewährleisten.
3. Lösen Sie Probleme, die mit anderen Technologien nicht gelöst werden können
Time-of-Transit-Laser-Abstandssensoren können dort eingesetzt werden, wo andere Technologien nicht möglich sind. Beispielsweise kann ein herkömmlicher fotoelektrischer Sensor, der das von einem Ziel reflektierte Licht zählt, auch eine Vielzahl präziser Positionserkennungsaufgaben ausführen, wenn sich das Ziel sehr nahe befindet. Wenn das Ziel jedoch weit entfernt ist oder sich die Farbe des Ziels ändert, ist es für gewöhnliche fotoelektrische Sensoren schwierig, damit umzugehen. Während fortschrittliche Sensoren zur Unterdrückung von Hintergrundgeräuschen und Triangulationssensoren gut funktionieren, wenn sich die Farbe des Ziels ändert, wird ihre Leistung weniger vorhersehbar, wenn der Zielwinkel nicht fixiert ist oder das Ziel zu hell ist. Darüber hinaus ist die Reichweite von Triangulationssensoren im Allgemeinen auf 0,5 m begrenzt. Ultraschallsensoren werden jedoch auch häufig zur Erkennung von Objekten in größeren Entfernungen eingesetzt und sind aufgrund ihrer fehlenden Optik nicht von Farbveränderungen betroffen. Allerdings messen Ultraschallsensoren die Entfernung auf der Grundlage der Schallgeschwindigkeit, sodass sie einige inhärente Nachteile haben und in den folgenden Situationen nicht verwendet werden können. ①Wenn das zu messende Ziel nicht senkrecht zum Wandler des Sensors steht. Denn das Ziel der Ultraschallerkennung darf sich in einem Winkel von nicht mehr als 10 Grad vom vertikalen Azimut des Sensors befinden. ②Wenn der Strahldurchmesser klein sein soll. Denn der allgemeine Ultraschallstrahl hat einen Durchmesser von 0,76 cm, wenn er 2 m vom Sensor entfernt ist. ③Gelegenheiten, in denen sichtbare Lichtpunkte für die Positionskalibrierung erforderlich sind. ④ windige Anlässe. ⑤ Vakuum-Anlässe. ⑥ Fälle, in denen der Temperaturgradient groß ist. Denn in diesem Fall ändert sich die Schallgeschwindigkeit. ⑦ Anlässe, die eine schnelle Reaktion erfordern. Der Laser-Abstandssensor kann die Erkennung aller oben genannten Anlässe lösen.
