کاربرد و عملکرد سنسورهای موقعیت مثلثی نوری چیست؟

نمایش تمام تامین کنندگان سنسورهای موقعیت مثلث نوری

سنسورهای موقعیت مثلث نوری از امواج بازتابی برای تعیین دقیق موقعیت و جابجایی استفاده می کنند. آنها دستگاه های اندازه گیری ارتفاع یا برد غیر تماسی هستند.

این سنسورها از یک فرستنده نوری برای پرتاب نور به هدف استفاده می کنند. بازتاب آن نور از طریق یک لنز نوری بر روی گیرنده حساس به نور متمرکز می شود. فاصله از نقطه مرجع با تعیین محل تابش نور منعکس شده بر روی آشکارساز محاسبه می شود. اگر هدف تغییر موقعیت دهد، نور منعکس شده نیز تغییر می کند. تجهیزات الکترونیکی تهویه یک سیگنال خروجی متناسب با موقعیت هدف ارائه می دهند.

اندازه گیری قدرت سیگنال دریافتی (بیشتر = قوی تر)، یا مقدار زمان لازم برای دستیابی به قدرت سیگنال مورد نظر (کمتر = بهتر)، نشانه انتخاب نوع صحیح سنسور است.

وضوح به عنوان کوچکترین مقدار تغییر فاصله که می تواند به طور قابل اعتماد اندازه گیری شود، تعریف می شود. هنگامی که سنسورهای مثلثی لیزری به درستی طراحی شوند، وضوح و ثبات بسیار بالایی را ارائه می دهند. سنسورهای مثلثی نوری توانایی تشخیص حرکات کوچک را دارند و با موفقیت در بسیاری از برنامه‌های اندازه‌گیری با دقت بالا مورد استفاده قرار گرفته‌اند. وضوح را می توان با نگاه کردن به نویز الکتریکی سیستم تعیین کرد. اگر فاصله بین سنسور و هدف ثابت باشد، به دلیل نویز سفید سیستم، خروجی همچنان اندکی نوسان خواهد داشت. اکثر مقادیر وضوح بر اساس مقدار پیک به پیک نویز ارائه می شوند و می توانند با فرمول زیر نمایش داده شوند: 

وضوح = حساسیت x نویز 

 برای یک حساسیت ثابت، وضوح تنها به نویز سیستم بستگی دارد. هرچه نویز کمتر باشد وضوح تصویر بهتر است.

 اکثر سنسورهای موقعیت مثلثی نوری خود سنسور را با امیتر قرار می دهند. سنسور پرتوی را که از سطح یا جسم منعکس می‌شود تشخیص می‌دهد و خروجی‌ای را ارائه می‌کند که با فاصله متفاوت است.

انواع سنسورهای موقعیت مثلثی نوری

سنسورهای مثلثی بسته به ویژگی‌های بازتابی مواد یا پراکنده هستند یا به صورت دیسکی.

دیفیوزها نامنظم هستند که منجر به بازتاب های پراکنده می شود. آنها برای سطوحی که نور را راحت تر پخش می کنند استفاده می شوند.

 Specular شبیه آینه هستند و انعکاس قابل پیش بینی ایجاد می کنند. آنها برای سطوح صاف یا براق استفاده می شوند.

فناوری آن به چه شکل است؟ 

برای اینکه سنسورهای مثلثی کار کنند، منبع و گیرنده ای دارند که با یک پردازنده الکترونیکی کار می کنند. پردازنده الکترونیکی منبعی را که پرتو لیزر را ساطع می کند کنترل می کند.

منبع - منبع یا فرستنده، پرتویی را پخش می کند که شی مورد نظر را روشن می کند. منبع نور باید شدت نسبتاً بالایی داشته باشد و یک نقطه کوچک روی سطح ایجاد کند.

• دیود ساطع کننده نور (LED) 

• نور مادون قرمز (IR). 

• دیود لیزر - رایج ترین منبع مورد استفاده. آنها ممکن است به طور مداوم کار کنند، یا ممکن است مدوله یا پالس شوند.

گیرنده - گیرنده نور منعکس شده از هدف را جمع آوری می کند و نور را به یک آشکارساز می فرستد، که موقعیت نقطه را به پردازنده گزارش می دهد تا محدوده یا ارتفاع را تعیین کند. دو آشکارساز نوری رایج برای سنسورهای مثلثی وجود دارد:

دستگاه جفت شده شارژ شده (CCD) - CCD یک آشکارساز آرایه پیکسلی دیجیتال است. لیزرهای CCD هوشمند به طور خود به خود به تغییر شرایط سطح واکنش نشان می دهند و نتایج دقیقی را بدون توجه به بافت یا رنگ سطح ارائه می دهند.

 Photodiode (PSD) - مثلث سازی PSD یک فناوری قدیمی است. آنها آشکارسازهای آنالوگ هستند که از آشکارسازهای تک بعدی با خروجی جریان الکتریکی در هر انتها استفاده می کنند. موقعیت نقطه متناسب با مقدار جریان از هر خروجی است. آنها سریع و کارآمد هستند اما قابلیت اطمینان را می توان با شدت نور یا رنگ، شرایط سطح، بافت هدف یا تغییر شیب به خطر انداخت. PSD برای برنامه های کاربردی پس از شکست ایده آل است.

آرایه های دیود - یک دیود حسگر نوری آرایه ای یک آشکارساز دیجیتال است که می تواند برای دریافت نور لیزر منعکس شده از جسم نیز ترتیب داده شود. آنها به کاربر این امکان را می دهند که توزیع شدت نقطه تصویر شده را مشاهده کند و ماهیت ماده یا بخشی را که مورد بررسی قرار می گیرد درک کند. آنها به پس پردازش بیشتری نیاز دارند و کندتر و بزرگتر از PSDها هستند.

برای مطالعه درباره سنسورهای مختلف اینجا را دنبال کنید.

هنگام انتخاب به چه مشخصات فنی مهمی دقت کنیم؟

خروجی سنسورهای موقعیت مثلث نوری عبارتند از:

• جریان آنالوگ، ولتاژ آنالوگ و فرکانس

• منطق ترانزیستور-ترانزیستور دیجیتال (TTL)

• خروجی سریال یا موازی

• آلارم ها و سوئیچ های تغییر وضعیت.

سرعت نمونه برداری مهم است، زیرا این مشخصات ممکن است مناسب بودن سنسورهای موقعیت مثلث نوری را برای کاربردهای خاص تعیین کند.

الگوهای پرتو:

• نقطه: برای رسیدن به یک نقطه، از یک منبع حسگر استفاده می شود.

• خط: برای دستیابی به یک الگوی خط، بسیاری از سنسورهای سبک نقطه ای با هم در یک خط استفاده می شوند.

• ناحیه: برای ایجاد یک اسکن ناحیه، چندین حسگر موقعیت مثلث نوری با هم در یک ماتریس یا شکل دیگر استفاده می شود. 

محدوده کاری یا کم و بیش فاصله مرجع است و معمولاً به عنوان مقدار داده می شود.

فاصله مرجع یا توقف نقطه میانی در محدوده کاری است.

سنسورهای موقعیت مثلث نوری ممکن است از پرتوهای نور مرئی یا نامرئی استفاده کنند . گاهی اوقات، یک پرتو قابل مشاهده می تواند سنسورها را به راحتی سوار شوند و هدف را هدف قرار دهند. گاهی اوقات، یک پرتو قابل مشاهده می تواند نامطلوب باشد. به عنوان مثال، در یک کارخانه یا مرکز پردازش که در آن پرسنل مشغول به کار هستند، یک پرتوی قابل مشاهده ممکن است حواس‌تان را پرت کند و به طور بالقوه منجر به حوادث شود.

وضوح کوچکترین واحد تشخیصی است که سنسورهای موقعیت مثلث نوری می توانند تشخیص دهند.

دقت نشان می دهد که اندازه گیری های دستگاه چقدر به مقادیر واقعی نزدیک است. درصدی از مقیاس کامل است.

کاربردها 

سنسورهای مثلثی نوری معمولاً برای اندازه گیری کالاهای تولیدی، آج لاستیک ها، مصنوعات باستان شناسی، تیغه های توربین، سکه ها، صفحات مدار چاپی، سطوح جاده ها و لوله های موجود در فاضلاب، صنعت فرآیند، تونل ها و کشتی ها استفاده می شوند. آنها برای نظارت بر فاصله تا قطعات کوچک و شکننده یا سطوح نرمی که در صورت لمس یک کاوشگر مستعد تغییر شکل هستند، ایده آل هستند.

استانداردها

 IED 60825-1: ایمنی محصولات لیزری

منبع: globalspec.com