選擇合適的雷射三角測量工具

2021-01-08 騰訊網

在任何領域中,選擇適合工作的正確工具是最大化效率、最小化成本並最終確保成功的最佳方法。該原理對於以納米級解析度進行的精密測量一樣有效。但是,需要一種更加精確的方法來滿足電子產品生產、醫療技術、精密光學和其他行業的嚴格要求。

雷射傳感器的精確性使其成為工業測量任務的首選工具。關鍵原理是三角剖分,它利用配備有雷射二極體、接收器元件和濾波多透鏡光學系統的傳感器。雷射束從二極體發射到物體表面,然後通過透鏡反射回並投射到位置敏感接收器上,例如電荷耦合器件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)陣列。當對象沿著皮帶或輥子等線性軸移動時,反射光會改變位置。這使得它的位移可以由一個控制器進行數字分析,該控制器位於傳感器上,然後轉化為測量值。

雷射三角剖分可以在多種表面上進行,從而產生多種不同的測量類型。其中包括位置、厚度和振動之類的整體測量,以及輪廓、間隙和輪廓之類的二維和三維測量。可以利用雷射束的小尺寸來實現從短距離到非常小的物體的快速、高解析度的測量。因為實際上只有光束接觸表面,所以該過程是非接觸且無磨損的。

最重要的考慮因素是傳感器的配置。有許多選項可以適應測量任務本身的獨特情況。

紅色雷射傳感器

採用紅色雷射的標準傳感器配置覆蓋所有測量的60%至70%。紅色雷射在接近紅外光譜的範圍內工作,具有長波長(670 nm)和高強度的特性,可以準確地跟蹤非反射目標和快速移動的物體。由於紅色雷射已經發展了很長一段時間,因此可以提供多種變化的紅色雷射。它們通常是任何測量任務的最佳選擇,最具成本效益的解決方案,尤其是在高解析度的動態測量方面,更具優勢。

橢圓形小光斑的紅色雷射傳感器

但是,由於各種特殊情況,紅色雷射的準確性受到挑戰。例如,鏡面(高反射率)表面會對反射光束產生「斑點」效果失真。雷射的高強度還會在某些表面(尤其是有機、半透明和透明的材料)上產生光的穿透和擴散,從而導致反射光變得模糊。

粗糙且結構化的表面也會產生不均勻的噪聲。通過使用經過特殊設計的傳感器發出橢圓形斑點,三角剖分圍繞雷射線而不是雷射點發生,然後可以對表面質量進行平均以濾除幹擾。這就是橢圓形小光斑的紅色雷射傳感器的場景應用。

藍色雷射傳感器

紅色雷射遇到的許多挑戰可以通過光束的顏色解決。藍色雷射從光譜的另一端開始工作,它的光譜接近紫外線,使它們的波長更短(405 nm),強度更低。這意味著在目標表面上的穿透和擴散較少,焦點更清晰,更穩定。對於有機、半透明和透明的材料(包括某些塑料、粘合劑和玻璃),藍光雷射器是首選。

如果目標材料發出自己的紅外光(如加熱的發光金屬那樣),則產生的幹擾將使紅色雷射傳感器的讀數產生偏差。藍色雷射是鋼加工行業最早的應用之一,就是因為其不受加熱金屬的紅光幹擾的影響。它們也已用於汽車應用中,例如測量排氣歧管的振動。經過高度拋光的表面在藍色雷射下表現良好,並且由於斑點引起的噪音也大大被降低了,通常被降低200%至300%。

藍色雷射三角測量傳感器結合了特殊設計的元素,例如濾鏡和透鏡、接收器元件、控制器和分析算法。

傳感器選擇

選擇合適的雷射三角測量傳感器是解鎖所有可用雷射技術的關鍵。

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