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傳感器

邦納高精度激光位移傳感器的應(yīng)用

2025China.cn   2013年08月19日

  工業(yè)自動化應(yīng)用的高精度激光直線式傳感器種類繁多,如果按各系列優(yōu)勢的應(yīng)用領(lǐng)域來區(qū)分有如長距離激光位移傳感器以量程距離大、精度高、應(yīng)用廣泛、抗干擾等特點主要用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的長距離測量。長距離激光距離傳感器多采用Time of Flight以計算激光到目標(biāo)物的飛行時間。如:邦納公司的LT300系列,直接反射檢測距離可達(dá)300米之遠(yuǎn)。高精度,短量程的激光位移傳感器則以三角測量法,相位分析法或激光干涉法為主。經(jīng)濟(jì)型的三角測量法激光接收器大多采用CCD或CMOS等元器件。以測量精度高及響應(yīng)速度快特點主要用于微位移部件的位移測量,小型零部件尺寸測量,角度變化量的監(jiān)測,移動平臺運動情況的檢測,及光刻機幾何量的測量,的測量等應(yīng)用,或應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)及測量各種材料長度不同,對于粗糙表面和光滑表面長度和和厚度尺寸的測量。

  邦納公司的LH系列高精度激光位移傳感器采用了三角測量法工作方式。LH系列采用了670 nm (1mW) IEC 和 CDRH紅色2級可見激光發(fā)射管,1024像素CMOS圖像式接收元器件以及LH-ring軟件平臺支持的小型一體化的高精度激光位移(及測厚)傳感器,其屬于三角測量法的原理, 可以穩(wěn)定的工作在高速,非接觸的情況下,可靠地檢測各種檢測物體,如金屬、木材、陶瓷、紙張和上漆等目標(biāo)物。LH傳感器可在多個傳感器工業(yè)組網(wǎng)中穩(wěn)固并且有效地進(jìn)行最多可達(dá)8~32個LH傳感器之間組網(wǎng),組成多點厚度及位移測量網(wǎng)絡(luò)。

  該系列一機三用, 測距,測厚,組網(wǎng)多點測量(三體合一),具有開拓創(chuàng)新意義的新型LH傳感器為中國的自動化用行業(yè)用戶如虎添翼,無論是被測目標(biāo)需要微米級精度,或者被測目標(biāo)是否有光澤或表面黑色或硬體或軟體,高速、高精度、無接觸式的LH測量傳感器都可以為用戶提供一個可靠穩(wěn)定的解決方案。

  LH高精度激光位移傳感器的應(yīng)用舉例:

  應(yīng)用1: LH系列激光測距產(chǎn)品在機械形位公差測量上的應(yīng)用

  對于機械加工完后的產(chǎn)品,測試產(chǎn)品的行為誤差的傳統(tǒng)方法為使用百分表和千分表,使用百分表和千分表都是需要仔細(xì)的調(diào)整好支架以后才能進(jìn)行測試,一般都是對個別零件進(jìn)行測量,對于大批量的零件檢測,由于使用的是接觸性測量,對表頭的磨損過大不現(xiàn)實。

  通過LH系列激光位移傳感器進(jìn)行非接觸型測量,就可以實現(xiàn)對大批量的產(chǎn)品進(jìn)行自動化檢測。

  傳統(tǒng)檢測方式: 機械打表檢測

  LH高精度激光非接觸式測量

  對于鋼廠生產(chǎn)的無縫鋼管,鋼管的外圓在制造的過程中要保證表面的圓跳動在一定的范圍以內(nèi)。傳統(tǒng)的方式采用打表的方式進(jìn)行每根鋼管的檢測,采用激光測距將是非常好的解決辦法。

  鋼廠的鋼管規(guī)格很多,從110毫米外徑到700毫米的外徑,尺寸變動范圍很大,但都要求要達(dá)到0.1毫米的精度。

  采用激光測距將無疑是非常好的解決辦法。對于檢測不同尺寸的鋼管,在鋼管不動的情況下要實現(xiàn)檢測,所提供的方案就是采用兩個LH產(chǎn)品進(jìn)行檢測。兩個檢測頭放在正對方向安裝進(jìn)行檢測,由機械伺服系統(tǒng)帶著兩個LH頭做半圓運動進(jìn)行檢測,采用485通訊的方式獲取鋼管表明圓跳動的數(shù)據(jù)。

  上位機使用LABVIEW做軟件界面和數(shù)據(jù)分析界面,計算機使用工控機配合數(shù)據(jù)采集卡和伺服控制卡進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析的采集和分析。

  而鋼管檢測則要求圓柱表面上的任一素線必須位于軸向平面內(nèi),距離為公差值0.02mm的兩平行直線之間。

  檢測分析圓的表明情況

  兩個LH30IX485QP傳感器在兩個對立的支架上安裝,兩個對立的支架由兩個運動進(jìn)給量相同的伺服電機帶動以適應(yīng)不同尺寸的鋼管。檢測支架帶動LH30IX485QP的安裝支架做半圓運動以檢測整個園的圓跳動。做半圓運動可以使接線方便

  鋼管裝在一個定位比較準(zhǔn)確的自動三角卡盤上,三角卡盤的軸心要與檢測支架的軸心一致,由伺服電機帶動進(jìn)入和進(jìn)出檢測區(qū)域,實現(xiàn)連續(xù)檢測。

  所有的機械安裝誤差不可忽略,因此總體的精度要保證就必須選擇測量精度更高的檢測傳感器。

  電氣結(jié)構(gòu)示意圖

  在操作區(qū)使用工控機,軟件使用LABVIEW開發(fā),在工控機中使用兼容LABVIEW的數(shù)據(jù)采集卡和伺服驅(qū)動卡,實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集可機械單元的伺服控制。

  由于采用采集卡和伺服驅(qū)動卡,因此總工供電單元要有很穩(wěn)定的濾波和抗電磁干擾的結(jié)構(gòu)以隔離外部干擾。弱電單元與強電單元有一個隔離干擾的接口單元以隔離互相干擾。 現(xiàn)場可以直接把檢測的結(jié)果打印成報表的形式以對每批產(chǎn)品出具產(chǎn)品的測試報告。

  LH系列激光測距產(chǎn)品的軟件平臺特點:

  方便的系統(tǒng)全可視化的監(jiān)視和組網(wǎng)

  – 圖形化用戶友好軟件

  實時工作狀態(tài)監(jiān)視的并可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置并且位移和測厚數(shù)據(jù)可通過4-20 mA 或 RS-485 串口數(shù)據(jù)輸出

  由于LH系列激光產(chǎn)品在技術(shù)上所具有的優(yōu)勢,在產(chǎn)品的應(yīng)用上,可在機械形位公差測量的應(yīng)用上有推廣的空間。在機械加工測量上有很多對零件的行為公差進(jìn)行測量分析的要求,如:

  應(yīng)用2: LH高精度激光位移應(yīng)用于AF 手機鏡頭變焦檢測

  國內(nèi)某手機AF 鏡頭生產(chǎn)商的自動變焦變化量程測量。 通過LH測量鏡頭位置的變化,了解AF鏡頭通過電流驅(qū)動的線性變化的一致性來判別鏡頭的驅(qū)動部分的質(zhì)量控制。其要求的量程變化范圍為: 0~350um 之間。

  硬件采用了PC , LH30系列 , 采集卡以及ModBus轉(zhuǎn)USB; 軟件則采用VC++ 開發(fā)。

  一臺LH30IX485QP通過支架固定在檢測平臺上,激光光點直接投射在鏡頭部件上, 測量數(shù)據(jù)輸出為ModBus RTU格式, 通過產(chǎn)品本身自帶的接口轉(zhuǎn)換模塊INT485USB-LH直接接入工業(yè)PC的USB接口。

  通過LH30IX485QP測量得出的數(shù)據(jù)曲線顯示: 紅色和藍(lán)色曲線的線性度一致,說明AF鏡頭電流驅(qū)動的平滑和一致性。 由于LH30IX485QP的精度在1微米以內(nèi), 因此該傳感器的測量值滿足該應(yīng)用對前端測量元器件的精度要求。

  不合格產(chǎn)品電流驅(qū)動異常(紅色部分)

  結(jié)束語:

  無論采用何種測量方式的高精度激光傳感器,按照不同的測量精度要求,檢測范圍,輸出方式均有其不同的應(yīng)用領(lǐng)域。LH系列由于采用了一體化的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計, 集合了各種輸出功能,一機三用(位移,測厚,組網(wǎng)測量),微米級的測量精度可滿足各種工業(yè)等級測量的要求。此外,其性價比也是吸引更多的工程師選擇的原因之一。

(轉(zhuǎn)載)

標(biāo)簽:邦納 位移傳感器 伺服控制 工控機 工業(yè)自動化 我要反饋 
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