Afstandsmåling med Laser
En laser afstandsmåler er et fantastisk instrument.
Den kan måle ultrapræcist over korte afstande og meget præcist over meget lange afstande blot ved at sende en tynd smal lysstråle ud. Principperne er forskellige om det er til kort eller lang afstand, og der er selvfølgelig nogle tekniske spidsfindigheder der betyder at netop denne laser afstandsmåler fungerer bedst til præcis denne måling.
Laser afstandsmåler til lange afstande (500 m) med "time of flight" princippet
Det nye program: D-serien består af en række målere der alle benytter "Time of flight" princippet:
- Generelt er serien designet til også at kan bruges i svære måleopgaver som mørke overflader og sollys.
- Måleområde op til 500 meter
- Maks frekvent 250 Hz
- 1 mm nøjagtighed
- Vandtæt til IP 65
- Udvidet temperaturområde fra -40 til +60°C
DPE-10-500 til måling op til 500 meter med +/- 1,0 mm nøjagtighed
DPE-30-500 til måling op til 500 meter med +/- 3 mm nøjagtighed
DEN-10-500 til måling op til 500 meter med +/- 1,0 mm nøjagtighed
DEH-30-500 til måling op til 500 meter med +/- 3 mm nøjagtighed
DAN-10-150 til måling op til 150 meter med +/- 1,0 mm nøjagtighed
DEN-30-150 til måling op til 150 meter med +/- 3 mm nøjagtighed
DAE-10-050 til måling op til 50 meter med +/- 1,0 mm nøjagtighed
DBN-50-050 til måling op til 50 meter med +/- 5 mm nøjagtighed
Udgangssignal:
Målerne leveres med analog udgang samt digital udgang. Den analoge udgang er den mest simple og kan nemt og hurtigt benyttes til visning på display og reguleringsformål. Men skal man udnytte laser afstandsmåleren til den ekstra høje præcision over et større måleområde bør man benytte den digitale udgang.
Den digitale udgang er typisk en seriel udgang der kan føres til et display eller til en PC/PLC, og ved at benytte den digitale overførsel sker der ingen forringelse i signaloverførslen, og visningen kan udføres med laserens målenøjagtighed. Der er mulighed for RS 232, RS 422, SSI, Profinet, Ethernet, EtherCat og Profibus.
Måleprincip:
Time of flight/faseskifte: Laser måleren benytter ”faseskifte” princippet der betyder at sensoren udsender et laserlys, der reflekteres af emnet eller en reflektor og vender tilbage til sensoren. Sensoren måler den ændring i fasen som det udsendte lys og det indkomne lys har.
Måleoverflade:
Det synlige laserlys udsendes fra måleren og reflekteres af den overflade man ønsker at måle afstanden til. En vigtig forudsætning for at måleren kan måle afstanden til overfladen er at overfladen rent faktisk reflekterer lyset. Det kan være problematisk med spejlende overflader der kan sende lyset i en anden retning, eller med overflader der ”spiser” lyset og stort set ikke reflekterer noget. Målerne er meget robuste overfor dæmpning ved refleksion på overfladen, men alt har sin grænse. Meget mørke overflader kan være svære at måle på. Ved længere afstande kan det være nødvendigt at benytte en reflektor der lige som en refleks, der returnerer en lysstråle i samme retning som den kom fra. Ofte kan man nøjes med at male en lille hvid plet på overfladen.
Dimetix Long Range laser afstandsmåler
Laser føler kontra encoder
Typiske måleopgaver til laser afstandsmåler
Bilproduktion
Container
Niveau
Diameter
Mine
Stålindustri
Kollision
Længde
Kran position
Elevator
Lager
Overvågning
Laser afstandsmåler til de korte afstande efter triangulationsprincippet
Afstandsmåler Laser til kort afstand- Triangulation
Micro-Epsilon, der er markedsførende indenfor området afstandsmåling har en lang række af laser baserede afstandsmålere, der typisk benyttes til måling af afstand, niveau, form, tykkelse, positionering, profil og detektion af kant. Produktprogrammet indeholder to forskellige typer afstandsmålere, punkt måling og scanner.
Se afsnittet om teknikken bag laser afstandsmålere med triangulation længere neder på siden.
Nyhed: OptoNCDT 1420 - en klasse for sig selv.
- Smart miniature sensor for hurtig og præcis måling
- Programmering via web interface på PC
- Op til 200 mm måleområde (50 mm pt)
- Linearitet fra 8µm
- Gentagelsesnøjagtighed fra 0,5 µm
- Digital og analog udgang
- Lynhurtig måling op til 4 Khz
- ATC Auto Target Compensation
- Video signal til peak selektion
- Bagrundsundertrykkelse med ROI
- Multifunktions tast
Model OptoNCDT 1320 er en oem udgave af 1420 med reduceret funktionalitet.
Kompakt laser afstandsmåler
Teknikken bag afstandsmåling med laser teknologi
Triangulation: Afstandsmåling efter dette princip er ekstrem nøjagtigt og benyttes ved forholdsvis kort afstand mellem sensor og måleobjekt.
Triangulation betyder at sensoren udsender et fokuseret laser lys på måleemnet.
Lyset reflekteres af emnet (diffus refleksion), der modtages af et linsesystem der fokuserer laserpletten på en modtager (CCD, en række af lyssensorer). Hermed måles reflektionsvinklen og afstanden til emnet beregnes med stor nøjagtighed. Sensorerne har på grund af de geometriske forhold et bestemt måleområde, se figuren til højre. Det aktive målefelt ligger i en ganske bestemt afstand fra sensoren.
Se video klip om Triangulations princippet nedenfor.
Princippet i laser triangulation
En triangulation laser afstandsmåler har forskellige specifikationer, se nedenfor.
Først og fremmest er der selve det aktuelle måleområde.
Measuring range
er det aktive målrområde startende fra ”Start of measuring range”, her 24 mm fra sensoren og op til ”end of measuring range. I dette tilfælde kan måleren måle fra 24 til 26 mm fra sensoren. Se skema til højre.
Linearitet
Maksimum afvigelsen mellem en ideal ret linie og den reelle karakteristik angives som Non-linearity eller linearity. Værdien angives som en procent af måleområdet (% FSO). Her angivet som 2µm eller under 0,1% af fuld skala, hvilket er 0,1% af 2 mm = 2µm. Denne værdi har specielt betydning når man skal måle over et stort område f.eks her 2 mm.
Måler man typisk den samme afstand, eller en bestemt afstand er vigtig er det mere resolution man skal se på som målenøjagtighed.
Resolution
Betyder opløsning eller følsomhed. I skemaet th. er skrevet 0,1µm. Det vil sige at sensoren kan registrere en afstandsændring på 0,1µm. Denne værdi er ofte angivet ved en bestemt målehastighed, her 2,5 kHz. Hvis man programmerer måleren til en lavere hastighed eller midler værdierne (averaging) kan man opnå bedre opløsning.
Ved en opløsning på 0,1µm i et måleområde på 2 mm kan man sige at måleområdet deles op i 2000 dele.
Measuring rate
er den maksimale målehastighed måleren kan opnå.
Spot diameter
angiver størrelsen af laserpletten i start, midt og slut af måleområdet. Laser afstandsmåleren modtager lys fra hele målepletten så hvis det område pletten har ikke har samme afstand til sensoren vil den vise en værdi mellem maks og min afstand til emnet.
Udgangssignal
En laser afstands sensor har 2 muligheder for udgangssignal, enten et analogt signal eller et digitalt signal, måske begge dele. Hvis man skal have den højeste målenøjagtighed samt opløsning skal man benytte det digitale signal da det analoge ikke er nøjagtig nok. Desuden kan der være drift på et analog signal.
Temperaturafhængighed
Sensoren vil være afhængig af omgivelsestemperaturen. Der vil være variation i elektronikken, mekanikken og i optikken. Variationen er typisk angivet som her 0,03% af FSO (fuld skala) pr °C. For at opnå den allerhøjeste nøjagtighed skal temperaturen derfor være konstant.
Langtidsstabilitet
På trods af at der benyttes komponenter af høj kvalitet vil stabiliteten af en sensor kunne ændres over tid, i.e. Med uændret måleforhold vil den mulige ændring af udgangssignalet kunne ændres. Værdien angives normalt som % FSO / måned. FSO = Full Scale Output (Fuld måleområde)
Farve: Rød eller blå
Endelig kan man vælge forskellige farver til laserlyser. Typisk er farven rød, men hvis man skal bruge lasermåleren til at måle på en rød overflade eller en rødglødende overflade kan den ikke ses. En blå laser har desuden den fordel at den ikke når så langt ind i den overflade der skal måles på hvilket i nogen tilfælde kan give en bedre målenøjagtighed.
