Ngày nay, có nhiều loại cảm biến được sử dụng trong lĩnh vực đo lường và tự động hóa. Cảm biến laser là một trong những loại cảm biến được sử dụng rộng rãi nhất. Để biết cảm biến laser là gì, nguyên lý và cấu tạo như thế nào, Uniduc mời các bạn xem tiếp các mục dưới đây.
I. Cảm biến laser là gì? Nguyên lý và cấu tạo.
Cảm biến laser là một thiết bị điện được sử dụng để cảm nhận các vật thể nhỏ và vị trí chính xác. Cảm biến này sử dụng tia laser để tạo ra ánh sáng trong một đường thẳng. Dấu hiệu tia laser nhìn thấy được của nó giúp đơn giản hóa việc sắp xếp. Ánh sáng laze bao gồm các sóng ánh sáng có bước sóng tương tự nhau. Vì lý do này, chùm tia truyền theo phương song song.
Chùm ánh sáng laser với cường độ mạnh sẽ không tốt cho mắt người khi bạn nhìn vào chùm sáng đã được kích hoạt và nó cũng có thể gây mất thị lực. Đèn này có thể được sử dụng để truyền thông tin trên một khoảng cách xa.
Các ứng dụng của kiểm tra công nghiệp hóa cần phát hiện sự hiện diện và vắng mặt của một đối tượng. Điều này có thể được giải quyết bằng cách sử dụng cảm biến laser để giải quyết các nhiệm vụ kiểm soát chất lượng. Việc đạt được các phép đo ổn định và chính xác là điều cần thiết để đảm bảo giá trị sản phẩm đáng tin cậy và sản xuất không có lỗi. Cảm biến này có thể được sử dụng trên các bề mặt phản chiếu, nhiều vật liệu và màu sắc. Cấu tạo cảm biến laser bao gồm một vỏ thô, độc lập, một bộ hình ảnh tuyến tính, một bộ phát laser chính xác. Để điều chỉnh các cảm biến này, không cần bất kỳ bộ điều khiển bên ngoài nào và nó có thể được đặt trên bất kỳ vị trí nào của máy. Các cấu hình và điều chỉnh cho các cảm biến này có thể được thực hiện thông qua các công cụ phần mềm khác nhau.
II. Ưu, nhược điểm của cảm biến laser.
Hiệu suất tuyến tính của laser rất tốt, rất chính xác để đo xem một vật có bị dịch chuyển ở nơi bằng phẳng hay không. Tuy nhiên, trong cuộc sống ngày nay, nhiều yếu tố trong công trường bị can thiệp bởi thế giới bên ngoài. Đồng thời, thiết bị được sản xuất bằng laser tương đối phức tạp, và khối lượng của cảm biến dịch chuyển laser cũng tương đối lớn, do đó phạm vi ứng dụng và một số điều kiện ứng dụng của cảm biến dịch chuyển laser rất khắc nghiệt.
III. Các loại cảm biến laser.
Các loại cảm biến khác nhau hoạt động dựa trên ánh sáng laser là:
- Cảm biến khoảng cách laser
- Cảm biến dịch chuyển
- Máy chiếu laser
- Rèm cửa ánh sáng laser
- Cảm biến quang điện laser
- Định vị laser
- Cảm biến phát hiện cạnh laser
Dưới đây chúng ta sẽ thảo luận về các cảm biến laser khác nhau với hoạt động và khả năng sử dụng của chúng trong các ứng dụng khác nhau.
1. Cảm biến khoảng cách laser.
Cảm biến khoảng cách bằng laser đo khoảng cách và cho phép nó thực hiện các phép đo ở khoảng cách rất xa. Các cảm biến khoảng cách này hoạt động dựa trên nguyên lý Thời gian bay (ToF), có nghĩa là cảm biến phát ra chùm tia laze và nhận phản xạ từ nó. Thời gian trôi qua giữa việc gửi và nhận ánh sáng laser đảm bảo rằng cảm biến khoảng cách laser có thể xác định khoảng cách bên trong. Khoảng cách mà các phép đo có thể được thực hiện khác nhau trên mỗi loạt.
Ví dụ, có dòng LAM 300, từ Sensor Partners, với phạm vi đo lên đến 3000 mét. Các ứng dụng cho các loại cảm biến này là: Đo mức trong silo, tối ưu hóa dòng chảy trong kho và neo đậu tàu trong các bến container. Cảm biến sẽ tính toán chính xác khoảng cách đến một đối tượng nhất định và đảm bảo rằng ví dụ như silo không được lấp đầy hơn mức tối đa được xác định trước. Một số cảm biến khoảng cách laser có sẵn trong phiên bản ATEX, để chúng có thể được sử dụng trong môi trường có nguy cơ cháy nổ do sự hiện diện của khí và / hoặc bụi trong không khí.
2. Cảm biến dịch chuyển.
Các cảm biến này không nhắm nhiều đến việc đo khoảng cách mà để phát hiện các đối tượng và / hoặc người trong một phạm vi nhất định. Một ví dụ về loại cảm biến laser này là L-LAS-LT-130-SL với phạm vi đo từ 50 đến 210 mm. Cảm biến phát ra chùm ánh sáng laze và nhận phản xạ từ một vật thể đi qua, cho phép nó đánh giá phản xạ nhận được như một phát hiện.
Đối với các ứng dụng, người ta có thể nghĩ đến việc đếm các chai được cung cấp trên băng chuyền để có thể điều chỉnh tốc độ cung cấp. Điều này ngăn chặn sự tích tụ trên vành đai tích tụ.
Laser dịch chuyển linh hoạt hơn nhiều về khả năng ứng dụng. Các cảm biến này có thể phục vụ trong các phép đo độ dày, ví dụ, các tấm thép, phép đo hồ sơ của các sản phẩm có hình dạng cụ thể và định vị vật liệu trên băng tải.
3. Máy chiếu laser.
Đây là những tia laser có thể chiếu tia laser lên một bề mặt mong muốn. Phép chiếu được sử dụng để xác định lề và kích thước hoặc chỉ định vị trong một ứng dụng. Giải thích về hoạt động và khả năng sử dụng của máy chiếu laser là toàn bộ bài báo.
Máy chiếu laser rất hữu ích trong một số ngành công nghiệp như ô tô, dệt may hoặc điện tử. Ví dụ, máy chiếu laser ZLP1 của Z-Laser đã được sử dụng để sản xuất thân xe Audi R8. Các tia laser chiếu có thể được sử dụng cho các mục đích định vị, chẳng hạn như để đảm bảo gắn chính xác các bộ phận.
4. Màn chiếu sáng laser.
Những tia laser này bao gồm một máy phát và máy thu. Giữa chúng phát ra một màn sáng gồm các chùm laze song song. Các đối tượng đi qua nó không chỉ được phát hiện mà còn được đo lường. Ví dụ: dòng L-LAS-TB-CL bao gồm lưới ánh sáng laser được sử dụng để xác định đường kính, định vị hoặc điều khiển cạnh web. Hãy nghĩ đến việc phát hiện sai lệch về đường kính của ống PVC trên băng chuyền.
5. Cảm biến quang điện laser.
Các cảm biến laser này rất phù hợp trong các lĩnh vực ứng dụng của riêng chúng, nơi các quy trình được thực hiện ở tốc độ cao, chẳng hạn như đếm hoặc phát hiện sản phẩm. Cảm biến laser quang điện, còn được gọi là cảm biến kích hoạt, rất độc đáo vì khả năng phát hiện ở tốc độ cao. Các cảm biến laser này có tần số chuyển đổi lên đến 300 kHz. Do đó, các cảm biến này được sử dụng trong các lĩnh vực ứng dụng như đếm dây xích cho xích xe đạp được cung cấp với khối lượng lớn và ở tốc độ cao trên băng chuyền. Trong các ứng dụng như vậy, cảm biến kích hoạt có thể được cấu hình không chỉ như một cảm biến đếm, mà còn như một bộ kích hoạt đảm bảo rằng một cảm biến khác không phải liên tục phát hiện và chỉ phải hoạt động khi một cái gì đó đã thực sự được phát hiện. Cảm biến laser quang điện “kích hoạt” cảm biến khác trong này. Hoạt động có thể so sánh với hầu hết các cảm biến laser: một ánh sáng laser được phát ra và cảm biến phát hiện phát hiện dựa trên phản xạ từ một vật thể. Hơn nữa, các cảm biến laser quang điện có nhiều kiểu dáng khác nhau: hình cái dĩa, hình khối và hình trụ.
Một ứng dụng phổ biến khác có thể được xem xét với các cảm biến này là trong đó một đường in trên giấy dập nổi phải được liên tục kiểm tra xem có sai lệch hay không.
6. Laser định vị.
Những tia laser này được sử dụng trong một số ứng dụng như một công cụ trực quan để định vị và trên các sản phẩm. Hãy nghĩ về vị trí của một chiếc cưa gỗ trên thân cây để cắt nó theo một đường thẳng. Ngoài ra, các tia laze này còn phục vụ cho việc định vị, ví dụ như các đinh vít được gắn vào. Ví dụ, dòng ZM18 của Z-Laser bao gồm các tia laser định vị có màu xanh lá cây, đỏ và hồng ngoại có thể chiếu ánh sáng laser theo các hình dạng khác nhau: hình chấm, đường thẳng và hình chữ thập ..
Hoạt động của các cảm biến laser này khác với hầu hết. Cụ thể, các tia laser định vị truyền một phép chiếu và không nhận hoặc xử lý bất kỳ phản xạ nào nữa.
7. Cảm biến phát hiện cạnh bằng laser.
Dòng Dụng cụ cảm biến RED bao gồm các cảm biến phát hiện cạnh được sử dụng để phát hiện nội tuyến và đếm một mặt của sản phẩm hoặc đối tượng. Các cảm biến được gắn trong dây chuyền sản xuất và thực hiện đếm từ bên cạnh. Tia laser này cũng hoạt động với ánh sáng laser phát ra và xử lý phản xạ nhận được từ vật liệu.
Các cảm biến này thường được sử dụng trong các lĩnh vực ứng dụng, nơi các tấm (mỏng) và các tấm vật liệu khác nhau (giấy, bìa cứng, sắt, v.v.) phải được phát hiện trên cơ sở độ dày để hạn chế tích lũy và lỗi sản xuất. Ví dụ, RED-110 nhận ra sự chênh lệch chuyển tiếp giữa các vật liệu không quá 0,1 mm! Cảm biến cũng được trang bị phần mềm được tối ưu hóa theo cách không nhạy cảm với sự khác biệt về độ tương phản và độ bóng của đối tượng được phát hiện.
IV. Ứng dụng của cảm biến laser.
Có rất nhiều ứng dụng cho cảm biến quang học như cảm biến laser. Chúng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và nghiên cứu để đo khoảng cách. Đặc biệt trong không gian hạn chế, hệ thống cảm biến không tiếp xúc là giải pháp tốt nhất.
Cảm biến khoảng cách bằng laser rất tuyệt vời để sử dụng trong kỹ thuật để kiểm soát chất lượng và giám sát quá trình. Chúng cũng thích hợp cho tự động hóa, công nghiệp hóa chất, công nghệ y tế và chế tạo máy đặc biệt.
1. Phép đo bề mặt complexe.
Trong ngành công nghiệp ô tô, các thành phần đơn lẻ được kết hợp với các mô-đun, được lắp ráp thành sản phẩm cuối cùng tại một dây chuyền sản xuất. Một số mô-đun này có hình dạng hình học phức tạp, khó phát hiện bằng các cảm biến tiếp xúc. Cảm biến laser và các đầu dò không tiếp xúc khác rất thích hợp để đo các cấu trúc phức tạp này. Ví dụ, bộ chuyển đổi dịch chuyển laser LAS kiểm soát xem kích thước của mô-đun đèn pha có tuân thủ dung sai để lắp ráp nó vào dây chuyền sản xuất sau này hay không. Bằng cách này, các mâu thuẫn sẽ được phát hiện và có thể tránh được trong tương lai. Ngoài ra, những mâu thuẫn này có thể bị từ chối một cách dễ dàng, nếu không chúng sẽ làm chậm dây chuyền sản xuất sau này.
2. Đầu dò dịch chuyển laser - hành vi lái xe.
Hành vi lái xe của một chiếc xe hơi là một tiêu chí quyết định trong quyết định mua hàng của một người tiêu dùng tiềm năng. Do đó, hành vi lái xe của các phát triển và sửa đổi mới được kiểm tra kỹ lưỡng bằng phương pháp đo khoảng cách.
Đối với cảm biến laser này được gắn vào khung máy. Tần số đo cao của cảm biến đảm bảo rằng số lượng giá trị đo được là đủ để phân tích. Bộ chuyển đổi tia laser đo khoảng cách giữa khung gầm và mặt đất. Nguyên lý đo quang học của các cảm biến cho phép phân tích độ nghiêng của xe và độ bám đường.
Cảm biến laser sử dụng trong robot AGV, robot vận chuyển hàng tự động trong kho.
3. Cảm biến dịch chuyển laser - đo mức.
Các phép đo mức được gọi là các ứng dụng đo yêu cầu. Đo mức và đo khoảng cách là quan trọng trong suốt ngành công nghiệp và nghiên cứu. Chúng rất cần thiết trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhựa và công nghiệp hóa chất. Vật liệu cần đo mức có thể có ở ba trạng thái của vật chất: rắn, lỏng hoặc khí. Mức độ có thể được đo bằng cảm biến laser nếu vật liệu ở trạng thái lỏng hoặc rắn. Vật liệu lỏng phải ở trạng thái nghỉ và không trong suốt. Vật liệu rắn không được phản xạ, vì điều này có thể làm nhiễu loạn phần tử quang điện tử hoặc làm chệch hướng chùm tia laze. Nếu các yêu cầu này được đáp ứng, có thể thực hiện phép đo mức bằng đầu dò dịch chuyển laser.
4. Cảm biến khoảng cách laser - nhà kho.
Ngày nay các nhà kho thường là trung tâm hậu cần tự động hóa. Trong các trung tâm hậu cần này, cảm biến quang học được sử dụng ngày càng thường xuyên hơn. Các giá đỡ cấp cao của các trung tâm này cung cấp không gian cho vài nghìn pallet. Hàng hóa được kiểm soát tự động từ khi xuất kho vào kho đến khi xuất kho.
Các cánh tay robot gắp hiện đại chạy tự động qua các hành lang hẹp và định vị hàng hóa một cách chính xác tuyệt đối. Ở khoảng cách xa hơn, cảm biến laser giám sát khoảng trống để định vị không gian dự định của hàng hóa.
V. Những cách lựa chọn và căn chỉnh cảm biến laser để giảm các rủi ro có thể xảy ra.
Các cảm biến hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong đo lường và tự động hóa. Một trong số đó chính là cảm biến laser. Đo khoảng cách và phát hiện vật... là những ứng dụng thực tiễn nhất của chúng. Dưới đây là những cách chống nhiễu cho cảm biến laser.
Cách 1: Thực hiện các biện pháp để chống sai lệch trục quang sau khi lắp đặt (mô hình ThruBeam)
Sự sai lệch trục quang học là do đâu và có thể ảnh hưởng như thế nào?
- Sự lệch hướng có thể bị gây ra bởi các vít lắp rời, cảm biến laser bị rung hoặc các vấn đề khác.
- Nếu trục quang bị lệch, nó có thể bật hoặc tắt mà không được cảnh báo, dẫn đến thiết bị hoạt động sai.
Bạn có thể lựa chọn các giải pháp sau:
- Ngoài việc thực hiện các biện pháp để ngăn chặn, giảm bớt tình trạng rung và vít bị lỏng, thì đối với cảm biến, bạn hãy làm cho khoảng cách hoạt động càng ngắn càng tốt.
- Hãy lắp cảm biến laser lên gá đỡ cho phép bạn căn chỉnh góc của trục quang trong trường hợp trục quang của cảm biến bị lệch.
- Chọn loại cảm biến laser có chùm tia sáng rộng hơn một chút.
Cách 2: Ngăn chặn ánh sáng xung quanh ảnh hưởng đến cảm biến laser
Ánh sáng xung quanh ảnh hưởng như thế nào?
- Ánh sáng xung tạo ra bởi đèn biến tần và đèn huỳnh quang được coi là ánh sáng môi trường xung quanh cho cảm biến.
- Khi ánh sáng này đi vào bộ thu của cảm biến, cảm biến sẽ nhầm lẫn với tia sáng riêng của nó. Tín hiệu đầu ra sẽ bị ảnh hưởng.
Bạn có thể lựa chọn các giải pháp sau:
- Đặt một tấm chắn giữa nguồn sáng xung quanh và bộ cảm biến laser.
- Để làm giảm bớt sự ảnh hưởng của ánh sáng môi trường, bạn có thể đặt cảm biến ở một góc mà mắt cảm biến không hướng trực tiếp vào nguồn sáng.
- Đặt cảm biến và nguồn sáng xung quanh ở khoảng cách càng xa nhau càng tốt.
Cách 3: Ngăn chặn ảnh hưởng của bụi bẩn, chất bẩn (mô hình Thrubeam / retro-phản xạ / phản xạ / cố định)
Bụi bẩn ảnh hưởng như thế nào?
- Khi bề mặt phát hiện của cảm biến bị tích tụ bụi bẩn hoặc nước, nó có thể xuất ra kết quả ngay cả khi không có vật thể.
- Đối với các loại cảm biến laser không có chống thấm, nước tích tụ trên đầu phát hiện thậm chí có thể làm cho nó bị vỡ.
Bạn có thể lựa chọn các giải pháp sau:
- Đối với các mô hình thu - phát hoặc có tấm quang phản xạ: Bạn có thể chọn loại công suất cao để tránh gây ra nhiễu sóng khi có lượng bụi vừa phải. Bên cạnh đó, khi nước có thể bám vào đầu phát hiện của cảm biến, bạn nên sử dụng loại chống thấm trên đầu phát hiện.
- Đối với các mô hình thu phát tích hợp: Bạn nên chọn loại có bộ phát và bộ thu trước để làm giảm bớt tác động của bụi và chất bẩn ở khoảng cách gần trên phản xạ khuếch tán.
- Mặt khác, bạn có thể chọn một module khuếch đại riêng. Sử dụng hai tín hiệu đầu ra khi đo thông số kỹ thuật cường độ ánh sáng nhận được (một cho phát hiện vật thể và một để phát hiện cường độ ánh sáng nhận được).
Cách 4: Biện pháp để chống lại điều kiện bề mặt vật thể (mô hình phản xạ / khoảng cách cố định)
Thay đổi điều kiện bề mặt ảnh hưởng như thế nào?
- Sự biến đổi màu sắc, khác biệt về vật liệu và bề mặt bị trồi ra hoặc lõm có thể làm dao động cường độ ánh sáng nhận được và tín hiệu xuất ra bị thay đổi on/off mà không được cảnh báo trước.
- Bởi vì các chùm tia nhỏ tập trung tại chỗ nên các cảm biến laser mô hình phản xạ (thu phát tích hợp) nói riêng dễ bị ảnh hưởng bởi các thay đổi về điều kiện bề mặt.
Bạn có thể lựa chọn các giải pháp sau:
- Chọn loại có chùm tia laser trong toàn bộ khu vực hoặc loại có đường kính chùm có thể điều chỉnh được và đặt chùm tia tại chỗ lớn. Khi chùm tia tại chỗ lớn, các tín hiệu phát hiện trên bề mặt vật thể cần phát hiện trung bình có thể giúp cho tín hiệu ổn định hơn.
- Giảm giá trị cài đặt (tăng độ nhạy) sao cho cảm biến laser bật ON khi vật thể đến gần hơn một chút.
Cách 5: Ngăn chặn sự nhầm lẫn của các đối tượng trong suốt (mô hình phản chiếu Retro)
Vì sao các đối tượng trong suốt thường khó nhận thấy?
- Các đối tượng trong suốt có tốc độ truyền cao và thường là trường hợp có sự khác biệt đầy đủ về cường độ ánh sáng nhận được với sự hiện diện / vắng mặt của vật thể trong suốt.
- Tùy thuộc vào vị trí của phản xạ, dao động tinh tế trong cường độ ánh sáng nhận được và các biến thể cường độ ánh sáng khác có thể có tác động tiêu cực đến phát hiện vật của cảm biến laser.
Bạn có thể lựa chọn các giải pháp sau:
- Đối với hướng nhập vào đối tượng trong suốt, bạn lắp đặt cảm biến laser ở một góc sao cho trục quang không vuông góc để tăng diện tích dầm xiên và các phản xạ gương được nhận từ phôi gia công trở nên khó khăn hơn. Điều này giúp dễ dàng bảo đảm sự khác biệt cường độ ánh sáng nhận được khi phôi có mặt / vắng mặt.
- Khi sử dụng mô hình phản xạ retro, nếu một loại có kích thước chùm tia tại chỗ lớn được chọn, nó có thể giữ được lượng dao động dưới sự kiểm soát ngay cả khi có sự thay đổi cường độ ánh sáng phản xạ từ vị trí phản xạ.
- Khi phát hiện sự khác biệt cường độ ánh sáng tinh tế, một mô hình bộ khuếch đại riêng biệt sẽ trực quan hóa cường độ ánh sáng nhận được, giúp tạo các cài đặt tối ưu. Từng bộ khuếch đại có các loại có chức năng tự động sửa các giá trị cài đặt riêng.
Cách 6: Ngăn chặn sự nhầm lẫn của các đối tượng có bề mặt gương (các mô hình phản xạ / khoảng cách cố định)
Vì sao các vật thể có gương thường khó nhận thấy?
- Đối tượng có tính gương dễ dàng tạo ra phản xạ. Vì thế, khi góc được thay đổi, chùm tia laser có độ thẳng cao sẽ không được trả lại cho bộ thu và có thể không đảm bảo cường độ ánh sáng nhận được.
Bạn có thể lựa chọn các giải pháp sau:
- Nếu thực hiện phát hiện bằng cảm biến laser mô hình phản xạ hoặc khoảng cách cố định, bạn nên tiến hành dò tìm ở một góc nhỏ hoặc nhắm mục tiêu một phần của đối tượng không được hiển thị trên gương để dễ phát hiện hơn
- Nếu không thể thực hiện phát hiện với mô hình phản xạ hoặc khoảng cách cố định, hãy chọn một mô hình phản xạ hoặc phản xạ retro. Những mô hình này giúp cảm biến laser không bị ảnh hưởng bởi điều kiện bề mặt.
- Chọn một cảm biến chất sợi quang hoặc loại khác như vậy với một chùm lan rộng hơn. Nếu đối tượng có bề mặt gương được góc cạnh, sẽ có ít dao động hơn trong cường độ ánh sáng nhận được.
Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống !
Hotline / Zalo: 0903 666 014
Website: https://uniduc.com/vi
-------------////--------------------------------------------////------------
HUMANOID ROBOT CỦA CÔNG TY UNIDUC SẢN XUẤT PHÁT TRIỂN.
.jpg)
