Ce este un senzor laser?
Senzorii laser sunt disponibili în mai multe configurații, unii detectând prezența și alții măsurând distanța. Un senzor laser de tip proximitate, numit și senzor fotoelectric laser, este utilizat în mod obișnuit pentru a detecta prezența unei piese, dar accentul este pe senzorii cu laser care măsoară distanța.
Acești senzori laser de distanță utilizează o lumină coerentă și focalizată pentru a măsura distanța față de un obiect țintă. În aplicațiile de automatizare din fabrică, ținta este de obicei un produs de pe o bandă sau un element de mașină. Senzorul detectează orice obiect solid și produce un semnal de ieșire proporțional cu distanța măsurată – independent de material, culoare și luminozitate.
Ieșirea de înaltă rezoluție furnizată de senzorii laser de distanță este utilizată pentru a asigura poziția sau deplasarea, furnizând semnale pentru un controler industrial, cum ar fi un PLC. Semnalul de ieșire este extrem de precis și include compensarea cu temperatura din mediul de lucru.
Există mai multe tipuri de senzori laser de distanță, inclusiv difuzi, cu suprimarea fundalului și retro reflectivi. Acești senzori utilizează tehnologii CMOS sau de timp de tranzit, oferind măsurători precise ale distanței.
Lumina laser este focalizată și trebuie să rămână un fascicul îngust pe o distanță mare și la un spectru definit de culoare a luminii. Lumina emisă poate fi apoi triangulată sau pulsată, iar fiecare revenire a impulsului e măsurată pentru a obține citiri de distanță.
Detectare bazată pe „Lumină”
Un senzor laser folosește un „laser” pentru a emite lumină în linie dreaptă. Fața vizibilă a fasciculului face ușoară alinierea și poziționarea. Deoarece fasciculul de lumină este focalizat, senzorul poate fi instalat fără a fi afectat de lumina accidentală din jur.
Model reflectorizant
Principii și tipuri majore
Un fascicul de lumină este generat de elementul emițător laser și este primit de elementul de receptor a luminii.
Model cu fascicul întrerupt
Caracteristici și avantaje ale senzorilor laser de tip recunoaștere „lumină recepționată”
Model retro reflexiv
Spre deosebire de lumina LED, un laser se deplasează în linie dreaptă, astfel încât poziția spotului fasciculului să poată fi identificată rapid. Acest lucru reduce considerabil timpul de instalare în comparație cu senzorii fotoelectrici.
Punct vizibil al fasciculului pentru o instalare ușoară Spre deosebire de lumina LED, un fascicul laser se deplasează în linie dreaptă, astfel încât poziția spotului fasciculului să poată fi identificată rapid. Acest lucru reduce considerabil timpul de instalare în comparație cu senzorii fotoelectrici.
Detectarea printr-un spațiu îngust
Lumina focalizată permite detectarea țintelor printr-un spațiu îngust.
Amănunte: https://www.keyence.eu/ss/products/sensor/sensorbasics/laser_light/info/
Despre KEYENCE
În calitate de furnizor principal de senzori, sisteme de măsurare, markere laser, microscoape digitale și sisteme de viziune automată la nivel mondial, KEYENCE este în fruntea automatizărilor în fabrică, dezvoltând produse inovatoare și fiabile pentru a satisface nevoile clienților din fiecare industrie. În plus față de produsele de clasă mondială, KEYENCE oferă o gamă completă de servicii pentru a ajuta clienții. Asistența tehnică este capabilă să rezolve aplicații dificile și să răspundă la întrebări tehnice despre produsele oferite. Clienții își pot îmbunătăți procesele cât mai repede posibil. KEYENCE ajută clienții prin combinarea tehnologiei superioare cu un sprijin tehnic de neegalat.
Distanță lungă de detectare Punctul fasciculului rămâne mic pe o rază lungă de timp, eliminând orice îngrijorare cu privire la distanța de detectare.
Senzori laser. Diferitele tipuri de senzori laser cu o serie de exemple de aplicații.
Senzorii laser sunt utilizați în diferite domenii de aplicare pentru automatizarea industrială. Varietatea de domenii de aplicare implică cererea pentru diferite tipuri de senzori laser. Există aplicații pentru detecții, măsurători sau poziționare. Ce au în comun diferiți senzori laser sunt avantajele pe care le oferă utilizarea luminii laser? Un prim avantaj este intensitatea ridicată a luminii, care permite măsurarea, poziționarea sau detectarea foarte precisă (până la nanometri). Un alt avantaj este viteza de măsurare, datorită utilizării luminii.
Spot mic de fascicul care asigură o precizie ridicată Punctul minim al fasciculului de circa 50 µm permite detectarea fiabilă a țintelor mici.
Diverse tipuri de senzori laser:
• Senzori laser de distanță
• Senzori laser de deplasare
• Proiectoare laser
• Perdele de lumină laser
• Senzori fotoelectrici cu laser
• Senzori laser de detectare a marginilor
• Lasere de poziționare
Senzori laser de distanță
Senzorii laser de distanță permit măsurători la distanțe mari. Acești senzori de distanță funcționează pe principiul Time-Of-Flight (ToF), adică senzorul emite un fascicul laser și primește reflexia de la acesta. Din intervalul de timp care trece între trimiterea și primirea luminii laser se poate determina intern distanța.
Aplicațiile pentru aceste tipuri de senzori sunt: măsurători de nivel în silozuri, optimizarea fluxului în depozite și ancorarea navelor în terminalele de containere.
Senzori laser de deplasare
Acești senzori nu vizează atât măsurarea distanțelor, cât detectarea obiectelor și/sau a persoanelor aflate într-un anumit domeniu. Senzorul emite un fascicul de lumină laser și primește o reflecție de la un obiect care trece și întrerupe un fascicul, permițându-i să aprecieze reflexia primită ca o detecție.
Aplicațiile uzuale sunt numărarea sticlelor sau a altor ambalaje furnizate pe o bandă transportoare, astfel încât viteza de alimentare să poată fi reglată.
Senzorii cu laserele pentru detectarea deplasării sunt mult mai versatili în aplicații. Acești senzori pot servi la măsurarea grosimii, de exemplu, a plăcilor de oțel, măsurarea profilului produselor specifice formei și poziționarea materialelor peste o bandă transportoare.
Proiectoare laser
Acestea sunt lasere care pot oferi o proiecție laser pe o suprafață dorită. Proiecția este utilizată pentru a determina marginile și dimensiunile sau doar o poziționare în cadrul unei aplicații. Explicația despre funcționarea și utilizabilitatea proiectorului laser este un articol întreg în sine.
Proiectorul cu laser este util în mai multe industrii precum auto, textile sau electronice. Proiectoarele laser sunt folosite, de exemplu, în producția caroseriei de automobile, pentru poziționare, astfel încât să garanteze atașarea corectă a componentelor.
Perdele de lumină laser
Aceste lasere constau din emițătoare și receptoare. O perdea − ca un ecran de raze laser paralele − este emisă între ele. Obiectele care trec prin perdea sunt nu numai detectate, ci și măsurate. Rețelele de lumină laser sunt utilizate pentru determinarea de diametre, poziționare sau pentru controlul marginii unei benzi automate. Un exemplu este detectarea abaterilor în diametrul țevilor din PVC pe o bandă transportoare.
Senzori fotoelectrici cu laser
Acești senzori laser au propriile domenii de aplicare în care procesele sunt efectuate la viteze mari, cum ar fi numărarea sau detectarea produselor. Senzorii laser fotoelectrici, numiți și senzori de declanșare, sunt unici datorită capacității de a face detecții la viteze mari, având o frecvență de comutare de până la 300 kHz. Ca urmare, acești senzori au aplicații în domenii banale, cum ar fi numărarea pieselor în lanțurile de biciclete, ce sunt furnizate în volume mari și la viteze mari pe o bandă transportoare.
O altă aplicație obișnuită pentru acești senzori este cea în care o linie tipărită pe hârtie gofrată trebuie inspectată continuu pentru a observa abateri.
Senzori laser de detectare a marginilor
Aceste instrumente senzoriale au senzori de detecție a muchiilor ce sunt folosiți pentru detecții în linie și numărarea unei părți a unui produs sau obiect. Senzorii sunt montați în linia de producție și efectuează numărarea din lateral. Lumina laser este emisă și urmează o procesare a reflexiei primite de la material.
Acești senzori sunt adesea utilizați în zone de aplicare în care foi și plăci (subțiri) din diferite materiale (hârtie, carton, metal etc.) trebuie detectate pe baza grosimii pentru a limita acumulările și erorile de producție. Se poate recunoaște o diferență de tranziție între materiale de până la 0,1 mm! Senzorul este echipat cu software optimizat încât să fie insensibil la diferențele de contrast și luciu ale obiectului care urmează să fie detectat.
Lasere de poziționare
Se utilizează în mai multe aplicații ca instrument vizual pentru poziționarea pe produse. De exemplu, poziționarea unui ferăstrău peste un trunchi de copac pentru a-l tăia în linie dreaptă. Sau, la poziționarea șuruburilor care trebuie atașate. Laserele de poziționare pot emite în culorile verde, roșu și infraroșu și pot proiecta lumina laserului în diferite forme: punct, linie și în formă de cruce.
Funcționarea acestor emițătoare laser este diferită de cea a senzorilor laser. Laserele de poziționare transmit o proiecție și nu primesc și nu procesează nicio reflecție suplimentară.
TDK
Modulul laser remarcabil de mic de la TDK cu aplicații în AR și VR
Odată cu apariția noilor tehnologii de experiență vizuală și anume realitatea augmentată (AR) și realitatea virtuală (VR), performanța dispozitivelor video precum ochelarii inteligenți și afișajele montate pe cap continuă să se îmbunătățească an de an. Elementul laser nou dezvoltat de TDK pentru afișarea imaginilor pe ochelarii inteligenți AR a realizat acum o reducere semnificativă a dimensiunii. Data lansării: 19 octombrie 2020
Noul tip de modul laser realizează o reducere dramatică a dimensiunii
Noua tehnologie, care combină lumina emisă de elementele laser printr-o cale plană, poate realiza un afișaj full-color de aproximativ 16,2 milioane de culori într-un modul laser ultra-mic.
Modulele convenționale de ochelari inteligenți (smart glass) compatibile cu AR reflectă fiecare dintre cele trei culori primare ale luminii (RGB) de la elementele laser pe un obiectiv și o oglindă, care sunt apoi proiectate ca un singur fascicul de lumină pentru a afișa o imagine.
(Stânga) Imaginea produsului utilizând un modul spațiu-optic. (Dreapta) Imaginea produsului utilizând noul modul Planar Waveguide. Dimensiunea redusă a modulului contribuie la scăderea generală a dimensiunii și greutății ochelarilor inteligenți.
Denumit modul spațial-optic, acest tip necesită mai multe componente − un dezavantaj care are ca rezultat dimensiuni mai mari.
Prototipul modulului laser măsoară 6,7 × 5,5 × 2,7 mm și 0,35 g.
Pentru a rezolva această problemă, TDK s-a concentrat pe noua tehnologie numită Planar Waveguide Technology care nu folosește un obiectiv sau o oglindă pentru a realiza o reducere semnificativă a dimensiunii modulului. Tehnologia Planar Waveguide − dezvoltată de NTT, o companie cunoscută pentru tehnologiile sale avansate de telecomunicații optice − combină luminile RGB printr-o cale plană (ghid de undă). Combinarea acestei tehnologii cu tehnicile de fabricație de înaltă precizie ale TDK a permis ca modulul final să fie redus la o zecime din dimensiunea tipică a unui modul spațiu-optic. Acest lucru a permis, de asemenea, afișarea imaginilor în adâncime completă a culorilor, cu maximum 16,2 milioane de culori. Imaginile de înaltă calitate vor îmbunătăți și mai mult calitatea experiențelor AR.
Terminologie
Smart glass – ochelari inteligenți: un dispozitiv portabil în formă de ochelari de vedere, echipat în mod obișnuit cu un afișaj AR. Folosit prin conectarea la un smartphone sau computer prin Wi-Fi sau alte mijloace. Poate suprapune diverse informații despre vizualizările reale din jur și are potențialul de a înlocui smartphone-ul ca următor dispozitiv inteligent al viitorului.
Head-mounted display (HMD) − Afișaj montat pe cap: un dispozitiv de afișare video montat pe cap pentru VR. Este din ce în ce mai utilizat într-o gamă largă de aplicații, inclusiv divertisment, îngrijire medicală și utilizare industrială.
Planar Waveguide Technology – Tehnologie de ghidare de undă plană: tehnologia pentru formarea ghidurilor de undă optice similare cu cele din fibra optică, dar pe un substrat plan.
Lungimile de undă ale diodelor laser roșu, verde și albastru sunt de 636 nm, 520 nm și, respectiv, 455 nm, cu o putere de ieșire mai mică de 5 mW pentru fiecare culoare. Modulul oferă, de asemenea, un fotodetector și un termistor pentru a monitoriza temperatura internă și a preveni supraîncălzirea.
TDK a demonstrat modulul laser color în RETISSA Display 2, ochelarii AR de la QD Laser Inc. Pe lângă ochelarii AR și VR, alte aplicații includ proiectoare femto și afișaje head-up pentru automobile.
Laserele ultra-mici rezolvă două provocări tehnice: miniaturizarea și timpul până la producție. Aceste provocări sunt rezolvate utilizând un circuit plan de undă de lumină (PLC) de la NTT pentru a combina fiecare culoare într-o singură cale optică. PLC și cipurile laser utilizate în noua construcție a subansamblului necesită mai puține puncte pentru a alinia poziția, rezultând o dimensiune de 10x mai mică comparativ cu un modul convențional.
Constantin Savu
Director General
Ecas Electro
ECAS Electro | www.ecas.ro
ECAS Electro asigură apro vizionarea cu produse TDK, STMicroelectronics, Infineon și alți producători.
Detalii tehnice:
Ing. Emil Floroiu (emil@floroiu.ro)
birou.vanzari@ecas.ro