Imagine medir distâncias com precisão exata sem nunca tocar no objeto. Os sensores de deslocamento a laser fazem exatamente isso, usando a tecnologia a laser para capturar medições precisas de posição, deslocamento e muito mais. Neste artigo, você conhecerá os princípios por trás desses sensores, incluindo triangulação a laser e análise de eco, e descobrirá suas diversas aplicações em setores que vão desde a manufatura até a eletrônica. Se estiver interessado em aprimorar o controle de qualidade ou aumentar a eficiência da produção, entender os sensores de deslocamento a laser pode ser um divisor de águas.
Um sensor de deslocamento a laser é um instrumento de medição que usa tecnologia a laser para medir a posição, o deslocamento e outras alterações de um objeto medido. Ele consiste em um laser, um detector de laser e um circuito de medição.
Esse tipo de sensor oferece medições precisas e sem contato e é capaz de medir deslocamento, espessura, vibração, distância, diâmetro e outras medições geométricas precisas. O laser usado no sensor tem excelente retidão características.
Em comparação com os sensores ultrassônicos, os sensores de deslocamento a laser têm um nível mais alto de precisão. Entretanto, o dispositivo de geração de laser é relativamente complexo e grande, o que limita a gama de aplicações dos sensores de deslocamento a laser.
Um sensor de deslocamento a laser é um dispositivo sem contato que mede com precisão a posição, o deslocamento e outras alterações dimensionais de um objeto. Ele é amplamente utilizado em aplicações industriais para detectar deslocamento, espessura, vibração, distância, diâmetro e várias propriedades geométricas de materiais e componentes.
O princípio operacional dos sensores de deslocamento a laser pode ser categorizado em dois métodos principais: triangulação a laser e análise de tempo de voo (TOF). A triangulação a laser é normalmente utilizada para medições de alta precisão e de curto alcance (geralmente até 1 metro), enquanto a análise de tempo de voo é mais adequada para medições de longo alcance (até várias centenas de metros).
A seguir, apresentamos uma visão geral concisa desses dois métodos de medição:
O processamento do sinal interno do sensor envolve componentes eletrônicos analógicos e digitais. A posição da luz refletida no elemento receptor é processada, analisada por um microprocessador e convertida em um valor de saída correspondente. Esse valor é então usado para ajustar a emissão do laser e fazer o ajuste fino da medição, garantindo o desempenho ideal em toda a faixa de operação do sensor.
Para medir um componente, coloque-o na posição designada na esteira transportadora. O sensor a laser, acionado pelo scanner a laser, detectará e medirá o componente, determinando finalmente seu comprimento.
Coloque vários sensores a laser na direção da inclinação da peça de trabalho a ser medida e faça com que um sensor emita diretamente o valor da medição. Além disso, um software pode ser utilizado para calcular o valor da medição e exibir o resultado com base no sinal ou nos dados recebidos.
Use dois scanners a laser para posicionar os componentes que estão sendo medidos entre eles e, em seguida, obtenha os dados por meio dos sensores para avaliar a precisão e a integridade das dimensões do componente.
O transmissor de laser projeta um laser vermelho visível na superfície do objeto que está sendo medido por meio de uma lente. A luz laser dispersa da superfície do objeto passa então pela lente receptora e é detectada pela câmera linear CCD interna.
Com base na distância do objeto, a câmera linear CCD detecta o ponto de luz em diferentes ângulos. Usando esse ângulo e a distância conhecida entre o laser e a câmera, o processador de sinal digital calcula a distância entre o sensor e o objeto.
A posição do feixe no elemento receptor é então processada por circuitos analógicos e digitais, e o valor de saída correspondente é calculado pelo microprocessador. O sinal de dados padrão é emitido proporcionalmente na janela analógica definida pelo usuário. Se a saída de valor de comutação for selecionada, ela será ativada dentro da janela definida e desligada fora dela.
Tanto as saídas analógicas quanto as de comutação podem ter janelas de detecção separadas. O sensor de deslocamento a laser, usando triangulação, pode atingir uma linearidade máxima de 1um com uma resolução de 0,1um. Por exemplo, o sensor do tipo ZLDS100 apresenta uma alta resolução de 0,01%, alta linearidade de 0,1%, resposta rápida de 9,4KHz e capacidade de funcionar em ambientes adversos.
O sensor de deslocamento a laser utiliza o princípio da análise de eco para medir a distância com precisão. O sensor é composto por uma unidade de processador, uma unidade de processamento de eco, um transmissor a laser, um receptor a laser e outros componentes.
A cada segundo, o transmissor de laser envia um milhão de pulsos de laser para o objeto que está sendo detectado, que então retorna ao receptor. O processador calcula o tempo que o pulso de laser leva para atingir o objeto e retornar, permitindo o cálculo do valor da distância.
Esse valor é determinado pela média de milhares de medições, usando o método de tempo de pulso. Embora o método de análise de eco a laser seja adequado para detecção de longa distância, ele tem uma precisão menor em comparação com o método de triangulação a laser. A maior distância de detecção que ele pode alcançar é de 250 metros.
Os sensores de deslocamento a laser são amplamente usados para medir várias quantidades físicas, incluindo comprimento, distância, vibração, velocidade, orientação e muito mais. Esses sensores também encontraram aplicações na detecção de falhas e no monitoramento de poluentes atmosféricos.
Um sensor a laser é usado para medir a espessura de chapas metálicas.
A detecção de alterações na espessura pode ajudar a identificar rugas, pequenos furos ou sobreposições, evitando assim falhas na máquina.
Coloque o componente a ser medido na posição designada na esteira transportadora. O sensor a laser detectará o componente e o medirá simultaneamente usando o scanner a laser acionado, determinando finalmente o seu comprimento.
Organize vários sensores a laser na direção da inclinação da peça a ser medida. O valor da medição pode ser emitido diretamente por um dos sensores. Além disso, um programa de software pode ser utilizado para calcular o valor da medição com base nos sinais ou dados e fornecer o resultado.
Coloque os componentes medidos entre dois scanners a laser e, em seguida, leia os dados por meio do sensor para detectar a precisão e a integridade do tamanho do componente.
O sensor a laser é integrado ao processo de produção de produtos de envase. À medida que os produtos de envase passam pelo sensor, ele pode detectar com precisão se eles estão com a capacidade máxima. O sensor usa um programa avançado de reflexão do feixe de laser na superfície para determinar com precisão se o enchimento dos produtos está de acordo com o padrão e a quantidade dos produtos.
Primeiro, você precisará de 2 a 3 sensores de deslocamento a laser para uma medição combinada, conforme ilustrado na figura.
Em seguida, coloque os três sensores de deslocamento a laser em uma linha reta, paralela à linha de produção, e determine o espaçamento entre eles com base na precisão de medição desejada.
Por fim, faça com que o objeto se mova em uma direção paralela à linha de instalação dos sensores de deslocamento a laser.
Quando a linha de produção estiver alinhada com a linha de instalação do sensor, quanto maior for a diferença na distância medida pelos três sensores, pior será a retidão do objeto. Por outro lado, uma diferença menor na distância medida pelos três sensores indica que o objeto é mais reto.
Você pode calcular a porcentagem de retidão levando em conta o comprimento do objeto a ser medido e o espaçamento entre as três instalações do sensor, resultando em um sinal de saída quantificável.
Com essa configuração, você alcançou com sucesso o objetivo de detectar a retidão dos objetos.
Poder de resolução:
A resolução de um sensor de corrente de Foucault pode chegar a 0,1 mm, o que é comparável à de um sensor de deslocamento a laser.
Linearidade:
A linearidade de um sensor de corrente de Foucault é normalmente baixa, em torno de 1% da faixa de medição. Por outro lado, os sensores de deslocamento a laser de última geração apresentam uma linearidade de cerca de 0,1%.
Condições de medição:
Os sensores de corrente parasita exigem que o objeto de teste seja um material condutor e não magnético, como alumínio ou cobre, mas não ferro.
Os sensores de deslocamento a laser, por outro lado, são capazes de medir objetos magnéticos e condutivos.
A precisão dos sensores de deslocamento capacitivos é incrivelmente alta, superando a dos sensores de deslocamento a laser. Entretanto, seu alcance é bastante limitado, geralmente inferior a 1 mm. Por outro lado, os sensores de deslocamento a laser têm um alcance muito maior, com uma faixa máxima de medição de até 2 metros.
O princípio de medição de um sensor de deslocamento de fibra óptica é determinar o deslocamento de um objeto detectando alterações no fluxo luminoso e na intensidade da luz refletida da superfície do objeto devido ao deslocamento.
A sonda do sensor consiste em uma fibra óptica de transmissão e uma fibra óptica de recepção.
Para objetos pequenos, os sensores de deslocamento sem contato convencionais são limitados pela área de reflexão, resultando em um desempenho de medição ruim. No entanto, o sensor de deslocamento de fibra óptica pode ser projetado com uma sonda muito pequena (com um diâmetro mínimo de 0,2 mm), o que o torna adequado para medir objetos pequenos.
Além disso, ele pode ser feito na forma de transmissão e recepção linear.
O valor do deslocamento é calculado medindo-se o grau de blindagem do objeto em relação à fibra óptica durante o processo de deslocamento, com uma precisão de até 0,01um.
A faixa máxima de medição do sensor é de 4 mm.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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