Rad i korištenje laserskih senzora za mjerenje udaljenosti
1. Razvoj laserskih senzora udaljenosti za vrijeme prolaska
Primjena lasera u području detekcije vrlo je opsežna, tehnički sadržaji vrlo bogati, a utjecaj na društvenu proizvodnju i život također je vrlo očit. Lasersko određivanje udaljenosti jedna je od najranijih primjena lasera. To je zato što laser ima mnoge prednosti kao što su jaka usmjerenost, visoka svjetlina i dobra monokromatičnost. Prije 1965. Sovjetski Savez je koristio laser za mjerenje udaljenosti između Zemlje i Mjeseca (380´103 km) s pogreškom od samo 250 m. Amerikanci su 1969. godine sletjeli na Mjesec sa stražnjim reflektorom na Mjesecu, a također su laserima izmjerili udaljenost između Zemlje i Mjeseca, s pogreškom od samo 15 cm. Osnovno načelo korištenja vremena laserskog prijenosa za mjerenje udaljenosti je određivanje ciljne udaljenosti mjerenjem vremena potrebnog da laser ide naprijed-natrag. . Sada:. Iako lasersko mjerenje udaljenosti prema vremenu prolaska ima jednostavan princip i strukturu, u prošlosti se uglavnom koristilo u vojnim i znanstvenim istraživanjima, ali je rijetko u industrijskoj automatizaciji. Budući da je cijena laserskog senzora za domet previsoka, obično nekoliko tisuća dolara. Gotovo svi industrijski korisnici traže senzor koji omogućuje precizno određivanje udaljenosti na većim udaljenostima. Budući da će u mnogim slučajevima instaliranje senzora na blizinu biti ograničeno fizičkom lokacijom i proizvodnim okruženjem, današnji laserski senzor udaljenosti za vrijeme tranzita riješit će problem za inženjere u takvim prilikama.
2. Princip rada
Kada laserski senzor vremena prolaska radi, laserska dioda je usmjerena prema meti i emitira laserske impulse. Nakon što se reflektira od cilja, lasersko se svjetlo raspršuje u svim smjerovima. Dio raspršene svjetlosti vraća se u prijemnik senzora, gdje je hvata optički sustav i prikazuje na lavinskoj fotodiodi. Lavinska fotodioda je optički senzor s unutarnjim pojačanjem tako da može detektirati izuzetno slabe svjetlosne signale. Udaljenost do mete može se odrediti snimanjem i obradom vremena proteklog od trenutka kada je svjetlosni impuls poslan do trenutka kada je primljen natrag. Vrijeme tranzita Laserski senzori moraju odrediti vrijeme tranzita s iznimnom preciznošću jer je brzina svjetlosti tako velika. Na primjer, brzina svjetlosti je oko 3´108m/s, kako bi se postigla rezolucija od 1mm, elektronički krug senzora za mjerenje vremena prolaska mora moći razlikovati sljedeće iznimno kratko vrijeme: 0,001m¸ (3´108m/s)=3ps Da bi se razlikovalo vrijeme od 3ps, ovo je pretjeran zahtjev za elektroničku tehnologiju, a trošak implementacije je previsok. Ali današnji jeftini laserski senzori prolaznog vremena uredno zaobilaze ovu prepreku, koristeći jednostavno statističko načelo, pravilo prosjeka, kako bi postigli razlučivost od 1 mm i zajamčili brz odgovor.
3. Riješite probleme koji se ne mogu riješiti drugim tehnologijama
Laserski senzori udaljenosti za vrijeme prolaska mogu se koristiti tamo gdje druge tehnologije ne mogu. Na primjer, uobičajeni fotoelektrični senzor koji broji svjetlost reflektiranu od mete također može izvršiti veliki broj zadataka precizne detekcije položaja kada je meta vrlo blizu. Međutim, kada je meta daleko ili se boja mete promijeni, obični fotoelektrični senzori to teško podnose. Dok napredni senzori za potiskivanje pozadinske buke i senzori triangulacije rade dobro kada se boja mete promijeni, njihova izvedba postaje manje predvidljiva kada kut mete nije fiksan ili je meta presvijetla. Osim toga, triangulacijski senzori općenito imaju domet ograničen na 0.5m. Ultrazvučni senzori također se često koriste za otkrivanje objekata na većim udaljenostima, a budući da nisu optički, na njih ne utječu promjene boje. Međutim, ultrazvučni senzori mjere udaljenost na temelju brzine zvuka, tako da imaju neke inherentne nedostatke i ne mogu se koristiti u sljedećim situacijama. ①Kada cilj koji treba mjeriti nije okomit na pretvornik senzora. Budući da cilj ultrazvučne detekcije mora biti unutar kuta od najviše 10 stupnja od okomitog azimuta senzora. ②Kada se zahtijeva da promjer grede bude mali. Budući da je opći ultrazvučni snop promjera 0,76 cm kada je udaljen 2 m od senzora. ③Prilike u kojima su potrebne vidljive svjetlosne točke za kalibraciju položaja. ④ vjetrovito vrijeme. ⑤ vakuum prigode. ⑥ Prilike u kojima je temperaturni gradijent velik. Jer u ovom slučaju, brzina zvuka će se promijeniti. ⑦ Prilike koje zahtijevaju brzu reakciju. Laserski senzor udaljenosti može riješiti detekciju svih gore navedenih slučajeva.
