Лазерная технология очень гибкая и может использоваться в различных областях техники. В этой статье мы увидим, как лазеры используются для метрологических целей . Одним из основных преимуществ этих систем является то, что они гарантируют высокую точность и являются измерительными устройствами, которые не воздействуют на систему внешними силами, поскольку они бесконтактны .
Лазерный триангулятор: как это работает
Лазерные триангуляторы - это системы, используемые для довольно сложных метрологических приложений, где требуется высокая точность и скорость измерения.. Из измерительной головки диод излучает маломощный лазерный луч перпендикулярно измеряемой поверхности. Когда этот луч попадает на измеряемую цель, он отражается от поверхности и возвращается к измерительной головке. Отраженный луч улавливается приемным блоком, состоящим из множества тонких чувствительных сегментов, расположенных рядом. В зависимости от удаленности цели от измерительной головки луч попадает на разные чувствительные сегменты. Посредством математического и тригонометрического анализа приемное устройство восстанавливает положение цели с предельной точностью, исходя из яркости, определяемой каждым из чувствительных сегментов.
Особое внимание необходимо уделить типу измеряемой цели и чистоте ее поверхности: исходя из материала, шероховатости и цвета необходимо подобрать оптимальные параметры лазера и, возможно, произвести настройку оптики.
Системы триангуляции имеют очень высокую частоту дискретизации (даже сотни кГц) и очень высокую точность (субмикрометрическую), но при этом гарантируют ограниченный диапазон измерений (до нескольких десятков миллиметров).
Что такое лазерный датчик
Часто в автоматизированных производственных процессах необходимо выполнять контроль после обработки: подумайте, например, об измерении диаметров валов, выходящих из бесцентрового шлифования . В этих случаях можно использовать лазерный датчик .. Это устройство состоит из источника, который продолжает излучать луч, сканирующий диапазон измерения перед ним с высокой скоростью. На практике лазерный луч движется от одного конца излучающей головки к другому. На противоположной стороне источника находится приемник, который улавливает луч, сканирующий пространство между двумя головками. Когда измеряемый объект находится между двумя головками, приемник будет частично в тени, и размер этой тени будет равен размеру измеряемого объекта. Затененное расстояние получается косвенно, начиная со времени, в течение которого принимающая головка остается в тени, потому что она закрыта измеряемым объектом. Затем время тени благодаря скорости сканирования преобразуется в оцениваемый размер.
Работа лазерного сканера
Лазерные сканеры широко используются в промышленности, потому что они позволяют получить очень точное математическое представление реальных деталей. Эти системы, по сути, позволяют измерять большие облака точек на поверхности детали, что позволяет сравнивать номинальную геометрию CAD и геометрию, обнаруженную лазерным сканером. Принцип действия основан на времени пролета или фазовом сдвиге волны .
Геометрию можно определить, используя два принципа: с помощью зонда, опирающегося на измеряемую деталь (например, шар, перемещаемый оператором), или путем беспорядочного измерения всего, что находится перед лазерным сканером, и определения большого количества 3D-координат детали. для измерения, а затем CAD преобразует эти облака точек в геометрию.
Измеряемые детали могут быть относительно небольшими, но лазерные сканеры позволяют достигать диапазонов измерения до десятков метров, всегда гарантируя очень высокую точность.
Дальномеры
В строительном секторе лазеры часто используются в так называемых дальномерах или дальномерах для обнаружения значительных расстояний. Это устройства, измеряющие линейные расстояния и углы между двумя точками. Эти системы гарантируют отличное соотношение между диапазоном измерений и точностью: фактически можно измерять даже сотни метров с точностью порядка нескольких миллиметров. Эти инструменты производятся в соответствии с высокими стандартами прочности, поскольку они должны выдерживать неблагоприятные условия на строительных площадках.
Принцип работы дальномеров основан на времени пролета . Измерительный прибор излучает маломощный лазерный луч, и в тот же момент, когда активируется лазерный источник, запускается и хронометр. Когда отраженный луч достигает цели, часть луча возвращается в дальномер, вызывая остановку секундомера. Благодаря известному значению скорости света (в воздухе) и времени прохождения туда и обратно, определяемому секундомером, легко рассчитать пройденное расстояние.
