Imagine medir distancias con una precisión milimétrica sin tocar el objeto. Los sensores láser de desplazamiento hacen precisamente eso, utilizar la tecnología láser para capturar mediciones precisas de posición, desplazamiento y más. En este artículo, conocerá los principios en los que se basan estos sensores, como la triangulación láser y el análisis de eco, y descubrirá sus diversas aplicaciones en sectores que van desde la fabricación hasta la electrónica. Tanto si está interesado en mejorar el control de calidad como en aumentar la eficiencia de la producción, comprender los sensores láser de desplazamiento podría cambiar su juego.
Un sensor láser de desplazamiento es un instrumento de medición que utiliza la tecnología láser para medir la posición, el desplazamiento y otros cambios de un objeto medido. Consta de un láser, un detector láser y un circuito de medición.
Este tipo de sensor ofrece mediciones precisas sin contacto y es capaz de medir desplazamientos, espesores, vibraciones, distancias, diámetros y otras medidas geométricas precisas. El láser utilizado en el sensor tiene una excelente rectitud características.
En comparación con los sensores ultrasónicos, los sensores láser de desplazamiento tienen un mayor nivel de precisión. Sin embargo, el dispositivo generador de láser es relativamente complejo y grande, lo que limita la gama de aplicaciones de los sensores láser de desplazamiento.
Un sensor láser de desplazamiento es un dispositivo sin contacto que mide con precisión la posición, el desplazamiento y otros cambios dimensionales de un objeto. Se emplea ampliamente en aplicaciones industriales para detectar desplazamiento, grosor, vibración, distancia, diámetro y diversas propiedades geométricas de materiales y componentes.
El principio de funcionamiento de los sensores láser de desplazamiento puede clasificarse en dos métodos principales: la triangulación láser y el análisis del tiempo de vuelo (TOF). La triangulación láser suele utilizarse para mediciones de alta precisión y corto alcance (normalmente hasta 1 metro), mientras que el análisis del tiempo de vuelo es más adecuado para mediciones de largo alcance (hasta varios cientos de metros).
A continuación se describen brevemente estos dos métodos de medición:
En el procesamiento interno de la señal del sensor intervienen componentes electrónicos analógicos y digitales. La posición de la luz reflejada en el elemento receptor es procesada, analizada por un microprocesador y convertida en un valor de salida correspondiente. A continuación, este valor se utiliza para ajustar la emisión láser y afinar la medición, garantizando un rendimiento óptimo en todo el rango de funcionamiento del sensor.
Para medir un componente, colóquelo en la posición designada en la cinta transportadora. El sensor láser, activado por el escáner láser, detectará y medirá el componente, determinando finalmente su longitud.
Coloque varios sensores láser en la dirección de inclinación de la pieza a medir y haga que un sensor emita directamente el valor de medición. Además, puede utilizarse un software para calcular el valor de medición y mostrar el resultado basándose en la señal o los datos recibidos.
Utilice dos escáneres láser para colocar los componentes que se van a medir entre ellos y, a continuación, obtenga los datos a través de los sensores para evaluar la precisión y la integridad de las dimensiones del componente.
El transmisor láser proyecta un láser rojo visible sobre la superficie del objeto que se está midiendo a través de una lente. A continuación, la luz láser dispersada procedente de la superficie del objeto atraviesa la lente receptora y es detectada por la cámara lineal CCD interna.
En función de la distancia al objeto, la cámara lineal CCD detecta el punto luminoso en diferentes ángulos. A partir de este ángulo y de la distancia conocida entre el láser y la cámara, el procesador digital de señales calcula la distancia entre el sensor y el objeto.
A continuación, la posición del haz en el elemento receptor se procesa mediante circuitos analógicos y digitales, y el microprocesador calcula el valor de salida correspondiente. La señal de datos estándar se emite proporcionalmente en la ventana analógica fijada por el usuario. Si se selecciona la salida de valor de conmutación, se activará dentro de la ventana fijada y se apagará fuera de ella.
Tanto las salidas analógicas como las de conmutación pueden tener ventanas de detección independientes. El sensor láser de desplazamiento, mediante triangulación, puede alcanzar una linealidad máxima de 1um con una resolución de 0,1um. Por ejemplo, el sensor tipo ZLDS100 cuenta con una alta resolución de 0,01%, una alta linealidad de 0,1%, una respuesta rápida de 9,4KHz y la capacidad de funcionar en entornos difíciles.
El sensor láser de desplazamiento utiliza el principio del análisis de ecos para medir con precisión la distancia. El sensor consta de una unidad procesadora, una unidad de procesamiento de ecos, un transmisor láser, un receptor láser y otros componentes.
Cada segundo, el emisor láser envía un millón de impulsos láser al objeto detectado, que luego vuelven al receptor. El procesador calcula el tiempo que tarda el impulso láser en llegar al objeto y regresar, lo que permite calcular el valor de la distancia.
Este valor se determina tomando la media de miles de mediciones, utilizando el método del tiempo de pulso. Aunque el método de análisis de eco láser es adecuado para la detección a larga distancia, su precisión es menor que la del método de triangulación láser. La distancia de detección más lejana que puede alcanzar es de 250 metros.
Los sensores láser de desplazamiento se utilizan ampliamente para medir diversas magnitudes físicas, como longitud, distancia, vibración, velocidad y orientación, entre otras. Estos sensores también han encontrado aplicaciones en la detección de fallos y el control de contaminantes atmosféricos.
Se utiliza un sensor láser para medir el grosor de chapas metálicas.
La detección de cambios en el grosor puede ayudar a identificar arrugas, pequeños agujeros o solapamientos, evitando así fallos de la máquina.
Coloque el componente que desea medir en la posición designada de la cinta transportadora. A continuación, el sensor láser detectará el componente y lo medirá simultáneamente mediante el escáner láser activado, determinando finalmente su longitud.
Disponga varios sensores láser en la dirección de inclinación de la pieza a medir. El valor de medición puede emitirse directamente a través de uno de los sensores. Además, se puede utilizar un programa de software para calcular el valor de medición basado en las señales o datos y proporcionar el resultado.
Coloque los componentes medidos entre dos escáneres láser y, a continuación, lea los datos a través del sensor para detectar la precisión e integridad del tamaño del componente.
El sensor láser está integrado en el proceso de producción de los productos de llenado. A medida que los productos de llenado pasan por el sensor, éste puede detectar con precisión si están llenos hasta su capacidad. El sensor utiliza un avanzado programa de reflexión del rayo láser en la superficie para determinar con precisión si el llenado de los productos se ajusta a la norma y la cantidad de los mismos.
En primer lugar, necesitará de 2 a 3 sensores láser de desplazamiento para una medición combinada, como se ilustra en la figura.
A continuación, coloque los tres sensores láser de desplazamiento en línea recta, paralelos a la línea de producción, y determine la separación entre ellos en función de la precisión de medición deseada.
Por último, haga que el objeto se mueva en una dirección paralela a la línea de instalación de los sensores láser de desplazamiento.
Cuando la línea de producción está alineada con la línea de instalación del sensor, cuanto mayor sea la diferencia en la distancia medida por los tres sensores, peor será la rectitud del objeto. Por el contrario, una diferencia menor en la distancia medida por los tres sensores indica que el objeto es más recto.
Puede calcular el porcentaje de rectitud teniendo en cuenta la longitud del objeto a medir y la separación entre las tres instalaciones de sensores, lo que da como resultado una señal de salida cuantificable.
Con esta configuración, habrá alcanzado con éxito el objetivo de detectar la rectitud de los objetos.
Poder de resolución:
La resolución de un sensor de corrientes de Foucault puede llegar a 0,1 mm, comparable a la de un sensor láser de desplazamiento.
Linealidad:
La linealidad de un sensor de corrientes de Foucault suele ser baja, en torno a 1% del rango de medición. En cambio, los sensores láser de desplazamiento de gama alta presentan una linealidad de unos 0,1%.
Condiciones de medición:
Los sensores de corrientes de Foucault requieren que el objeto de ensayo sea un material conductor y no magnético, como el aluminio o el cobre, pero no el hierro.
En cambio, los sensores láser de desplazamiento son capaces de medir tanto objetos magnéticos como conductores.
La precisión de los sensores de desplazamiento capacitivos es increíblemente alta, superando a la de los sensores de desplazamiento láser. Sin embargo, su alcance es bastante limitado, normalmente inferior a 1 mm. Por otro lado, los sensores de desplazamiento láser tienen un alcance mucho mayor, con un rango de medición máximo de hasta 2 metros.
El principio de medición de un sensor de desplazamiento de fibra óptica consiste en determinar el desplazamiento de un objeto detectando los cambios en el flujo luminoso y la intensidad de la luz reflejada por la superficie del objeto debido al desplazamiento.
La sonda del sensor consta de una fibra óptica transmisora y una fibra óptica receptora.
En el caso de los objetos pequeños, los sensores de desplazamiento sin contacto convencionales están limitados por el área de reflexión, lo que da lugar a un rendimiento de medición deficiente. Sin embargo, el sensor de desplazamiento de fibra óptica puede diseñarse con una sonda muy pequeña (con un diámetro mínimo de 0,2 mm), lo que lo hace adecuado para medir objetos pequeños.
Además, puede realizarse en forma de transmisión y recepción lineal.
El valor de desplazamiento se calcula midiendo el grado de apantallamiento del objeto a la fibra óptica durante el proceso de desplazamiento, con una precisión de hasta 0,01um.
El alcance máximo de medición del sensor es de 4 mm.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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