Lazer Mesafe Ölçüm Sensörlerinin Çalışması ve Kullanımı
1. Geçiş süresi lazer mesafe sensörlerinin geliştirilmesi
Lazerin algılama alanındaki uygulaması çok kapsamlı, teknik içeriği çok zengin, toplumsal üretime ve hayata etkisi de çok açık. Lazer ölçüm, lazerlerin en eski uygulamalarından biridir. Bunun nedeni lazerin güçlü yönsellik, yüksek parlaklık ve iyi tek renklilik gibi birçok avantaja sahip olmasıdır. 1965'ten önce Sovyetler Birliği, dünya ile ay arasındaki mesafeyi (380´103 km) yalnızca 250 m hatayla ölçmek için lazer kullanıyordu. 1969 yılında Amerikalılar, Ay'ın arka reflektörüyle Ay'a ayak basmış, ayrıca lazer kullanarak Dünya ile Ay arasındaki mesafeyi sadece 15 cm hatayla ölçmüştü. Mesafeyi ölçmek için lazer iletim süresini kullanmanın temel prensibi, lazerin ileri geri gitmesi için gereken süreyi ölçerek hedef mesafeyi belirlemektir. . Şu anda:. Geçiş süresi lazer ölçümünün basit bir prensibi ve yapısı olmasına rağmen, geçmişte ağırlıklı olarak askeri ve bilimsel araştırmalarda kullanılmış, ancak endüstriyel otomasyonda nadirdir. Lazer mesafe sensörünün fiyatı çok yüksek olduğu için genellikle birkaç bin dolar oluyor. Neredeyse tüm endüstriyel kullanıcılar, daha uzun mesafelerde hassas mesafe algılamaya olanak tanıyan bir sensör arıyor. Birçok durumda sensörlerin yakın mesafeye kurulması fiziksel konum ve üretim ortamıyla sınırlı olacağından, günümüzün geçiş süresi lazer mesafe sensörü bu gibi durumlarda mühendislerin sorununu çözecektir.
2. Çalışma prensibi
Geçiş süresi lazer sensörü çalıştığında, lazer diyotu hedefe yönlendirilir ve lazer darbeleri yayar. Lazer ışığı hedef tarafından yansıtıldıktan sonra her yöne dağılır. Dağınık ışığın bir kısmı sensör alıcısına geri döner, burada optik sistem tarafından yakalanır ve çığ fotodiyodunda görüntülenir. Çığ fotodiyodu, son derece zayıf ışık sinyallerini algılayabilmesi için dahili amplifikasyona sahip bir optik sensördür. Hedefe olan mesafe, ışık darbesinin gönderildiği andan geri alınmasına kadar geçen sürenin kaydedilmesi ve işlenmesiyle belirlenebilir. Geçiş Süresi Lazer sensörler, ışık hızı çok hızlı olduğundan geçiş süresini son derece hassas bir şekilde belirlemelidir. Örneğin, ışığın hızı yaklaşık 3´108 m/s'dir, 1 mm'lik bir çözünürlüğe ulaşmak için geçiş süresi ölçüm sensörünün elektronik devresinin aşağıdaki son derece kısa süreyi ayırt edebilmesi gerekir: 0,001m¸ (3´108m/s)=3ps 3ps süresini ayırt etmek için, bu elektronik teknolojisi için çok yüksek bir gerekliliktir ve uygulama maliyeti çok yüksektir. Ancak günümüzün ucuz geçiş süresi lazer sensörleri, 1 mm'lik bir çözünürlüğe ulaşmak ve hızlı tepkiyi garanti etmek için basit bir istatistiksel prensip olan ortalama kuralı kullanarak bu engeli düzgün bir şekilde aşar.
3. Diğer teknolojilerin çözemediği sorunları çözün
Geçiş süresi lazer mesafe sensörleri diğer teknolojilerin kullanılamadığı yerlerde kullanılabilir. Örneğin, bir hedeften yansıyan ışığı sayan ortak bir fotoelektrik sensör, hedef çok yakın olduğunda çok sayıda hassas konum algılama görevini de gerçekleştirebilir. Ancak hedef uzakta olduğunda veya hedefin rengi değiştiğinde sıradan fotoelektrik sensörlerin bununla başa çıkması zordur. Gelişmiş arka plan gürültüsü bastırma sensörleri ve üçgenleme sensörleri, hedefin rengi değiştiğinde iyi çalışırken, hedef açısı sabit olmadığında veya hedef çok parlak olduğunda performansları daha az tahmin edilebilir hale gelir. Ek olarak, üçgenleme sensörlerinin menzili genellikle 0,5m ile sınırlıdır. Ultrasonik sensörler ayrıca daha uzak mesafelerdeki nesneleri algılamak için de sıklıkla kullanılır ve optik olmadıkları için renk değişimlerinden etkilenmezler. Ancak ultrasonik sensörler mesafeyi ses hızına göre ölçtüğünden bazı dezavantajları vardır ve aşağıdaki durumlarda kullanılamazlar. ①Ölçülecek hedef sensörün dönüştürücüsüne dik olmadığında. Çünkü ultrasonik algılamanın hedefi, sensörün dikey azimutuna 10 dereceden fazla olmayan bir açı içinde olmalıdır. ②Işın çapının küçük olması gerektiğinde. Çünkü genel ultrasonik ışının çapı sensörden 2 m uzaktayken 0,76 cm'dir. ③Konum kalibrasyonu için görünür ışık noktalarının gerekli olduğu durumlar. ④ rüzgarlı durumlar. ⑤ vakum durumları. ⑥ Sıcaklık farkının büyük olduğu durumlar. Çünkü bu durumda sesin hızı değişecektir. ⑦ Hızlı yanıt gerektiren durumlar. Lazer mesafe sensörü yukarıdaki tüm durumların tespitini çözebilir.
