Teknikken bag afstandsmåling med laser teknologi

I dette indlæg vil vil beskrive teknikken bag afstandsmåling med laser via triangulationsprincippet.

Se meget mere om Laser afstandsmålere her

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 reflektion), 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.

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)

Se vore laser afstandsmålere HER