激光測距傳感器的種類有哪些？主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？

激光測距傳感器是先由激光二極管對準(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，因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，即可測定目標(biāo)距離。下面來聊一聊激光測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定傳輸時間，因為光速太快。要分辨出3ps的時間，這是對電子技術(shù)提出的過高要求，實現(xiàn)起來造價太高。

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

遠(yuǎn)距離激光測距儀在工作時向目標(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，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標(biāo)的距離;LED白光測速儀成像在儀表內(nèi)部集成電路芯片CCD上，CCD芯片性能穩(wěn)定，工作壽命長，且基本不受工作環(huán)境和溫度的影響。因此，LED白光測速儀測量精度有保證，性能穩(wěn)定可靠。

激光測距傳感器的應(yīng)用

汽車防撞探測器：一般來說，大多數(shù)現(xiàn)有汽車碰撞預(yù)防系統(tǒng)的激光測距傳感器使用激光光束以不接觸方式用于識別汽車在前或者在后形勢的目標(biāo)汽車之間的距離，當(dāng)汽車間距小于預(yù)定安全距離時，汽車防碰撞系統(tǒng)對汽車進(jìn)行緊急剎車，或者對司機(jī)發(fā)出報警，或者綜合目標(biāo)汽車速度、車距、汽車制動距離、響應(yīng)時間等對汽車行駛進(jìn)行即時的判斷和響應(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，對準(zhǔn)一條車道的中間位置，當(dāng)有車輛通行時，激光測距傳感器能實時輸出所測得的距離值的相對改變值，進(jìn)而描繪出所測車的輪廓。這種測量方式一般使用測距范圍小于30米即可，且要求激光測距速率比較高，一般要求能達(dá)到100赫茲就可以了。這對于在重要路段監(jiān)控可以達(dá)到很好的效果，能夠區(qū)分各種車型，對車身高度掃描的采樣率可以達(dá)到10厘米一個點(diǎn)(在40Km/h時，采樣率為11厘米一個點(diǎn))。對車流限高，限長，車輛分型等都能實時分辨，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、自動駕駛等新概念系統(tǒng)的興起，連帶刺激測距與避障技術(shù)需求。其中測距為避障的基礎(chǔ)，并有多種技術(shù)可以實現(xiàn)測距，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)是可以非接觸測量，且精度高，頻率快。在非接觸、高精度檢測場景，已經(jīng)運(yùn)用得非常廣泛。它能把被測物理量(如長度，流量，速度等)轉(zhuǎn)換成光信號，然后應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換器把光信號變成電信號，通過相應(yīng)電路的過濾，放大，整流得到輸出信號，從而算出被測量。

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,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

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

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。

3、滾動夾頭的位置檢測

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

4、切斷機(jī)工件的定位

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

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 2 張供給。在大型壓力機(jī)下，也可通過長傳感器探頭從遠(yuǎn)距離進(jìn)行判斷。

6、測量建材板的厚度/ 寬

在擠出流程之后能立即對厚度和寬度同時執(zhí)行測量。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。

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，仍可實現(xiàn)穩(wěn)定檢測。

8、薄形板的厚度檢測

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，可以同時檢測兩端面和中央部的厚度不均。

9、橡膠帶的接縫檢測

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

10、熔接的接縫檢測

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

11、堆積箱裝置計數(shù)與疊層檢測

非接觸地檢測運(yùn)送中傳送帶上薄材張數(shù)計數(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。

12、空調(diào)過濾器的計數(shù)

計算空調(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。

13、運(yùn)送至爐膛前平臺傾斜度檢測

通過對運(yùn)送至爐膛前的平臺進(jìn)行多點(diǎn)檢測后計算出傾斜度。在進(jìn)行傾斜度修正后再運(yùn)送產(chǎn)品可實現(xiàn)均勻的溫度控制。

14、巧克力罐級別檢測

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

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功能設(shè)定項目至最大 4 種模式實現(xiàn)外部轉(zhuǎn)換。

16、芯片的雙重、有無檢測

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

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。

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。

測距傳感器是一種廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的裝置，能夠精確測量物體與傳感器之間的距離。本文將介紹幾種常見的測距傳感器，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，傳感器通過測量反射時間來計算距離。紅外線傳感器常用于反射式測距、避障、物體檢測等領(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，傳感器通過測量反射時間和聲速來計算距離。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，傳感器通過測量激光的飛行時間或相位差來計算距離。激光傳感器在工業(yè)自動化、建筑測量、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量物體與傳感器之間的距離。傳感器發(fā)射毫米波信號，當(dāng)信號遇到物體后被反射回傳感器，傳感器通過測量反射時間和頻率變化來計算距離。毫米波雷達(dá)被廣泛應(yīng)用于無人駕駛、交通監(jiān)控、安全檢測等領(lǐng)域。

5. 光電傳感器：光電傳感器利用光的特性來測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，傳感器通過測量反射光的強(qiáng)度或光程差來計算距離。光電傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、流水線檢測、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)高精度的測距和成像。它通過發(fā)射和接收毫米波信號，并分析信號的回波來計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、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。

總結(jié)：測距傳感器是現(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)實現(xiàn)對物體距離的測量。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)自動化到智能交通，從安防監(jiān)測到醫(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，測距傳感器的精度和性能將不斷提高，為更廣泛的應(yīng)用場景帶來更多可能性。