激光測(cè)距傳感器的種類有哪些？主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？

激光測(cè)距傳感器是先由激光二極管對(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。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時(shí)間，即可測(cè)定目標(biāo)距離。下面來聊一聊激光測(cè)距傳感器的原理及應(yīng)用剖析，一起來看看吧!

激光傳感器必須極其精確地測(cè)定傳輸時(shí)間，因?yàn)楣馑偬?。要分辨?ps的時(shí)間，這是對(duì)電子技術(shù)提出的過高要求，實(shí)現(xiàn)起來造價(jià)太高。

但是如今的激光傳感器巧妙地避開了這一障礙，利用一種簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，即平均法則實(shí)現(xiàn)了1mm的分辨率，并且能保證響應(yīng)速度。

遠(yuǎn)距離激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離;LED白光測(cè)速儀成像在儀表內(nèi)部集成電路芯片CCD上，CCD芯片性能穩(wěn)定，工作壽命長(zhǎng)，且基本不受工作環(huán)境和溫度的影響。因此，LED白光測(cè)速儀測(cè)量精度有保證，性能穩(wěn)定可靠。

激光測(cè)距傳感器的應(yīng)用

汽車防撞探測(cè)器：一般來說，大多數(shù)現(xiàn)有汽車碰撞預(yù)防系統(tǒng)的激光測(cè)距傳感器使用激光光束以不接觸方式用于識(shí)別汽車在前或者在后形勢(shì)的目標(biāo)汽車之間的距離，當(dāng)汽車間距小于預(yù)定安全距離時(shí)，汽車防碰撞系統(tǒng)對(duì)汽車進(jìn)行緊急剎車，或者對(duì)司機(jī)發(fā)出報(bào)警，或者綜合目標(biāo)汽車速度、車距、汽車制動(dòng)距離、響應(yīng)時(shí)間等對(duì)汽車行駛進(jìn)行即時(shí)的判斷和響應(yīng)，可以大量的減少行車事故。在高速公路上使用，其優(yōu)點(diǎn)更加明顯。

車流量監(jiān)控：使用方式一般固定到高速或者重要路口的龍門架上，激光發(fā)射和接收垂直地面向下，對(duì)準(zhǔn)一條車道的中間位置，當(dāng)有車輛通行時(shí)，激光測(cè)距傳感器能實(shí)時(shí)輸出所測(cè)得的距離值的相對(duì)改變值，進(jìn)而描繪出所測(cè)車的輪廓。這種測(cè)量方式一般使用測(cè)距范圍小于30米即可，且要求激光測(cè)距速率比較高，一般要求能達(dá)到100赫茲就可以了。這對(duì)于在重要路段監(jiān)控可以達(dá)到很好的效果，能夠區(qū)分各種車型，對(duì)車身高度掃描的采樣率可以達(dá)到10厘米一個(gè)點(diǎn)(在40Km/h時(shí)，采樣率為11厘米一個(gè)點(diǎn))。對(duì)車流限高，限長(zhǎng)，車輛分型等都能實(shí)時(shí)分辨，并能快速輸出結(jié)果。

無人機(jī)：著機(jī)器人、無人機(jī)、無人搬運(yùn)車、自動(dòng)駕駛等新概念系統(tǒng)的興起，連帶刺激測(cè)距與避障技術(shù)需求。其中測(cè)距為避障的基礎(chǔ)，并有多種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)距，包含無線射頻、超音波、紅外線以及激光/雷射等。這些技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，且成本也有差異性。

其中，紅外線與激光屬光電半導(dǎo)體技術(shù)，分別運(yùn)用紅外線二極管及激光二極管的發(fā)波，而后接收回波來辨識(shí)物體的距離，紅外線技術(shù)適合短距離運(yùn)用，激光技術(shù)則適合長(zhǎng)距離范疇。另外，常見的避障技術(shù)還有無線射頻、超音波技術(shù)等，它們則常見于汽車領(lǐng)域應(yīng)用。

激光傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器，一般是由激光器，光學(xué)零件，和光電器件所構(gòu)成的。最大的特點(diǎn)是可以非接觸測(cè)量，且精度高，頻率快。在非接觸、高精度檢測(cè)場(chǎng)景，已經(jīng)運(yùn)用得非常廣泛。它能把被測(cè)物理量(如長(zhǎng)度，流量，速度等)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，然后應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換器把光信號(hào)變成電信號(hào)，通過相應(yīng)電路的過濾，放大，整流得到輸出信號(hào)，從而算出被測(cè)量。

激光器按工作物質(zhì)可分為 4種，具體如下:

1、固體激光器：它的工作物質(zhì)是固體。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器 (即YAG激光器)和釹玻璃激光器等。它們的結(jié)構(gòu)大致相同，特點(diǎn)是小而堅(jiān)固、功率高，釹玻璃激光器是目前脈沖輸出功率最高的器件，已達(dá)到數(shù)十兆瓦。

2、氣體激光器：它的工作物質(zhì)為氣體?，F(xiàn)已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器，其形狀如普通放電管，特點(diǎn)是輸出穩(wěn)定，單色性好,壽命長(zhǎng),但功率較小，轉(zhuǎn)換效率較低。

3、液體激光器:它又可分為螯合物激光器、無機(jī)液體激光器和有機(jī)染料激光器，其中最重要的是有機(jī)染料激光器，它的最大特點(diǎn)是波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)。

4、半導(dǎo)體激光器：它是較年輕的一種激光器，其中較成熟的是砷化鎵激光器。特點(diǎn)是效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適宜于在飛機(jī)、軍艦、坦克上以及步兵隨身攜帶?？芍瞥蓽y(cè)距儀和瞄準(zhǔn)器。但輸出功率較小、定向性較差、受環(huán)境溫度影響較大。

激光傳感器常見的應(yīng)用領(lǐng)域匯總?cè)缦拢?

1、機(jī)器人工具端位置檢測(cè)

通過 XYZ 的 3 軸來檢測(cè)機(jī)器人手臂的夾頭精度。使用長(zhǎng)傳感器探頭，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè)。

2、視覺系統(tǒng)探頭的高度定位

在基板檢查下，進(jìn)行視覺系統(tǒng)的 Z 軸方向定位。即使目標(biāo)工件的材質(zhì)發(fā)生變化，也可進(jìn)行穩(wěn)定檢測(cè)。

3、滾動(dòng)夾頭的位置檢測(cè)

檢測(cè)薄膜卷取滾動(dòng)夾頭的位置。即使機(jī)械材料發(fā)生了變化，仍可大幅度地縮短工作時(shí)間。

4、切斷機(jī)工件的定位

在切斷鋼板之際，檢測(cè)焊接槍的高度位置。即使工件的材質(zhì)發(fā)生了變化，仍可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定檢測(cè)。

5、加壓工序的厚度判斷

在加壓工序下，通過厚度判斷鋼板的不同品種，以及檢測(cè) 2 張供給。在大型壓力機(jī)下，也可通過長(zhǎng)傳感器探頭從遠(yuǎn)距離進(jìn)行判斷。

6、測(cè)量建材板的厚度/ 寬

在擠出流程之后能立即對(duì)厚度和寬度同時(shí)執(zhí)行測(cè)量。而且，使用厚度校正功能即可縮短安裝和產(chǎn)品更換所需的工時(shí)。

7、辨別基板的 1、2 張

在搬送基板之際，辨別基板的 1、2 張。即使基板的材質(zhì)發(fā)生了變化，仍可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定檢測(cè)。

8、薄形板的厚度檢測(cè)

日常監(jiān)視薄形板的厚度辨別。通過使用多點(diǎn)傳感器探頭，可以同時(shí)檢測(cè)兩端面和中央部的厚度不均。

9、橡膠帶的接縫檢測(cè)

檢測(cè)橡膠帶的接縫。通過上下檢測(cè)方式，即使橡膠帶發(fā)生不均，也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定檢測(cè)。

10、熔接的接縫檢測(cè)

檢測(cè)鋼板熔接的接縫。通過凸距計(jì)數(shù)過濾功能，能夠進(jìn)行穩(wěn)定檢測(cè)。

11、堆積箱裝置計(jì)數(shù)與疊層檢測(cè)

非接觸地檢測(cè)運(yùn)送中傳送帶上薄材張數(shù)計(jì)數(shù)和堆積箱內(nèi)疊層變化。即使工件顏色變化也能穩(wěn)定檢測(cè)。

12、空調(diào)過濾器的計(jì)數(shù)

計(jì)算空調(diào)過濾器的張數(shù)。通過高通過濾功能，即使是高度不均的工件，也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定檢測(cè)。

13、運(yùn)送至爐膛前平臺(tái)傾斜度檢測(cè)

通過對(duì)運(yùn)送至爐膛前的平臺(tái)進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)后計(jì)算出傾斜度。在進(jìn)行傾斜度修正后再運(yùn)送產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)均勻的溫度控制。

14、巧克力罐級(jí)別檢測(cè)

在不接觸液面的情形下實(shí)施日常監(jiān)視。通過長(zhǎng)傳感器探頭，即使是狹窄的空間，也可在遠(yuǎn)處進(jìn)行檢測(cè)。

15、樹脂零件的異品種辨別

即使是品種高度差很小的零件，高精度傳感器探頭也能穩(wěn)定判斷。即使品種改變也可用存儲(chǔ)功能設(shè)定項(xiàng)目至最大 4 種模式實(shí)現(xiàn)外部轉(zhuǎn)換。

16、芯片的雙重、有無檢測(cè)

在搬送芯片的過程中，對(duì)雙重、有無進(jìn)行檢測(cè)。即使在高速搬送的情形下，也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定檢測(cè)。

17、刻印高度控制

控制刻印機(jī)的頭和工件的距離。即使目標(biāo)工件發(fā)生變化，也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定檢測(cè)。

18、帶卷取直徑的控制

在卷出、卷取工序下，通過日常監(jiān)視帶的直徑，來控制供給速度和張力滾輪。

19、熔接機(jī)焊接槍高度控制

控制熔接裝置的焊接槍高度。通過日常監(jiān)視全部焊接槍，來提高熔接精度。

20、卷繞材料的高度控制

憑借長(zhǎng)距離型的傳感器頭，即使在運(yùn)輸期間也能控制鋼板和片材等卷繞材料的高度。傳感器頭可以安裝在距離高達(dá) 1000 mm 的位置。

測(cè)距傳感器是一種廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的裝置，能夠精確測(cè)量物體與傳感器之間的距離。本文將介紹幾種常見的測(cè)距傳感器，并探討其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。

1. 紅外線傳感器：紅外線傳感器利用紅外線的特性來測(cè)量物體與傳感器之間的距離。傳感器發(fā)射紅外線，當(dāng)紅外線遇到物體后被反射回傳感器，傳感器通過測(cè)量反射時(shí)間來計(jì)算距離。紅外線傳感器常用于反射式測(cè)距、避障、物體檢測(cè)等領(lǐng)域。

2. 超聲波傳感器：超聲波傳感器利用聲波的傳播速度來測(cè)量物體與傳感器之間的距離。傳感器發(fā)射超聲波脈沖，當(dāng)波束遇到物體后被反射回傳感器，傳感器通過測(cè)量反射時(shí)間和聲速來計(jì)算距離。超聲波傳感器廣泛應(yīng)用于無人車、停車輔助系統(tǒng)、安防設(shè)備等領(lǐng)域。

3. 激光傳感器：激光傳感器利用激光束的特性來測(cè)量物體與傳感器之間的距離。傳感器發(fā)射激光束，當(dāng)激光束遇到物體后被反射回傳感器，傳感器通過測(cè)量激光的飛行時(shí)間或相位差來計(jì)算距離。激光傳感器在工業(yè)自動(dòng)化、建筑測(cè)量、機(jī)器人導(dǎo)航等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

4. 毫米波雷達(dá)：毫米波雷達(dá)利用毫米波的特性來測(cè)量物體與傳感器之間的距離。傳感器發(fā)射毫米波信號(hào)，當(dāng)信號(hào)遇到物體后被反射回傳感器，傳感器通過測(cè)量反射時(shí)間和頻率變化來計(jì)算距離。毫米波雷達(dá)被廣泛應(yīng)用于無人駕駛、交通監(jiān)控、安全檢測(cè)等領(lǐng)域。

5. 光電傳感器：光電傳感器利用光的特性來測(cè)量物體與傳感器之間的距離。傳感器發(fā)射光束，當(dāng)光束遇到物體后被反射回傳感器，傳感器通過測(cè)量反射光的強(qiáng)度或光程差來計(jì)算距離。光電傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、流水線檢測(cè)、電子設(shè)備等領(lǐng)域。

6. 毫米波傳感器：毫米波傳感器是一種基于毫米波頻段的雷達(dá)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的測(cè)距和成像。它通過發(fā)射和接收毫米波信號(hào)，并分析信號(hào)的回波來計(jì)算物體與傳感器之間的距離。毫米波傳感器在無人機(jī)、安全監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。

總結(jié)：測(cè)距傳感器是現(xiàn)代技術(shù)的重要組成部分，它們通過不同的原理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)物體距離的測(cè)量。紅外線傳感器、超聲波傳感器、激光傳感器、毫米波雷達(dá)、光電傳感器和毫米波傳感器等都在各自領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，從工業(yè)自動(dòng)化到智能交通，從安防監(jiān)測(cè)到醫(yī)療診斷，它們都為我們的生活和工作帶來了便利和安全。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)距傳感器的精度和性能將不斷提高，為更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景帶來更多可能性。