Laserové měření vzdálenosti

Laserové senzory KEYENCE umožňují bezkontaktní měření výšky, polohy nebo vzdálenosti objektu. Spojením více senzorů je možné provádět např. i měření tloušťky a šířky. Vysoce přesné laserové senzory lze rozdělit do dvou kategorií: konfokální a triangulační. Oba typy představují přesné a spolehlivé řešení pro bezkontaktní měření, ale podle konkrétního použití může být jeden z nich vhodnější.

Stáhnout katalogy

Nabídka produktů

Řada CL-3000 - Konfokální laserový měřicí systém

Tento mimořádně kompaktní senzor definuje nový standard v laserovém měření posuvu a lze ho nainstalovat téměř kamkoli. Konfokální měření zjednodušuje požadavky na montáž a umožňuje stabilní měření libovolného povrchu nebo tvaru.

Katalogy Cena

Řada LK-G5000 - Laserový senzor s ultravysokou rychlostí a přesností

Tento senzor využívající laserovou triangulaci nabízí nejvyšší rychlost a přesnost ve své třídě a zajišťuje tak vynikající výkon pro širokou škálu aplikací.

Katalogy Cena

Řada LK-G3000 - Laserový senzor s vysokou rychlostí a přesností

K dispozici je šest hlav senzorů s nově vyvinutým algoritmem a dvěma typy optických systémů.

Katalogy Cena

Řada IX - Laserový senzor s nastavením polohy

Laserové senzory řady IX založené na obrazu mohou měřit výšku kdekoli v oblasti. Rozpoznávání obrazu pomocí kamery umožňuje laseru zjistit výšku cílového bodu, i když obrobky nejsou na výrobní lince dokonale vyrovnané. Výška místa, kam laser dopadne, se bude lišit, pokud je cíl nakloněný nebo pokud se cíl sám liší, ale řada IX dokáže identifikovat výškový rozdíl oproti referenci. Například na montážní lince dílů může jediná jednotka řady IX nejen kontrolovat přítomnost dílů, ale také provádět kontrolu usazení a další kontroly na základě výšky. Díky své schopnosti detekovat výškové rozdíly je řada IX rovněž prosta falešných detekcí a chyb v přítomnosti odlesků od lesklých povrchů kovových dílů nebo v případech, kdy má cílový bod detekce stejnou barvu jako pozadí, a nabízí tak stabilní automatické rozlišování v lince.

Katalogy Cena

Řada IL - Multifunkční analogový laserový senzor CMOS

Představujeme novou, vysoce výkonnou hlavu zajišťující stabilní výkon řady IL při nejnáročnějších detekcích.

Katalogy Cena

1D Laserové senzory pro měření vzdálenosti společnosti KEYENCE umožňují bezkontaktní měření výšky, polohy nebo vzdálenosti cíle. Spárováním více snímačů lze provádět také měření tloušťky a šířky. Tyto velmi přesné senzory lze rozdělit do dvou kategorií: konfokální senzory a senzory využívající laserovou triangulaci. Oba poskytují přesné a spolehlivé měření, ale v závislosti na aplikaci může jeden typ nabídnout výhodu vůči tomu druhému.

Popisy různých typů, principů měření a výhod laserových senzorů pro měření vzdálenosti naleznete níže.

Princip konfokálního měření vzdálenosti

Konfokální snímače využívají k měření polychromatické bílé světlo, které vysílají i přijímají v jedné ose. Jednotlivé vlnové délky (barvy) vyzařovaného světla jsou zaostřeny každá do specifické vzdálenosti. Následně jsou z odraženého světla odfiltrovány neostré složky, aby bylo možné identifikovat, která vlnová délka byla zaostřena správně do místa odrazu. Snímače řady CL-3000 společnosti KEYENCE využívají výrazně silnější světelný zdroj než konvenční modely, což umožňuje stabilní měření v celém rozsahu bez ohledu na odrazivost povrchu.

Princip měření vzdálenosti pomocí laserové triangulace

Laserové snímače založené na principu triangulace využívají úhel odrazu laserového paprsku k výpočtu vzdálenosti, ve které k odrazu došlo. Úhel odrazu je určen pozicí dopadu paprsku na snímač a ze znalosti délky jedné strany v trojúhelníku a vnitřních úhlů lze vypočítat délku zbývajících stran. Řada LK-G5000 používá CMOS s vysokým rozlišením a poskytuje proto stabilní měření i velmi malých změn vzdálenosti.

Laserové měření vzdálenosti – výhody

Díky použití laserového paprsku a triangulačního nebo konfokálního principu je možné měřit i takové výrobky, které mají různorodý povrch nebo jsou z různých materiálů. Nejvhodnější snímač je pak možné vybrat podle každé specifické aplikace (například pro průhledné nebo lesklé materiály).

Pokud je cíl vyroben z kovu nebo jiného tvrdého materiálu, který se snadno nepoškrábe, lze jej měřit posuvným měřítkem, mikrometrem nebo jiným přímým dotykovým přístrojem, nebo v inline situaci pomocí LVDT nebo jiného dotykového snímače posunutí. U výrobků z měkkých materiálů, jejichž kvalita je ovlivněna dotykem, jako jsou wafery, tenké fólie a citlivé kovové povrchy s vlasovou strukturou, lze použít bezkontaktní laserové snímače.

Při automatizaci procesů, jako jsou nanášení barev, svařování nebo montáž součástek, je nutné dodržet přesnou polohu výrobku. Kompaktní a lehká hlava konfokálního snímače společnosti KEYENCE může být snadno instalována na výrobní lince, i když je v daném místě omezený prostor.

Oddělení optické jednotky spektroskopu dalo řadě CL-3000 kompaktní a lehkou hlavu, kterou lze snadno instalovat na lince. Měření se provádí v jedné ose, takže lze měřit i skrz úzké mezery bez slepých míst. Navíc se takto eliminují chyby způsobené teplem a elektromagnetickým rušením. To umožňuje stabilní měření se zpětnou vazbou v reálném čase k řídicímu systému linky.

Laserové senzory pro měření vzdálenosti – případové studie

Měření tloušťky skla (se specifickým vzorem na jedné straně)

Při měření tloušťky skla typicky dochází k chybám v situaci, kdy je na jedné straně skla nějaký vzor s jinými optickými vlastnostmi. Konfokální snímač řady CL-3000 měří s použitím barevných složek zaostřených do různé vzdálenosti, a proto měření není ovlivněno rozdíly v intenzitě světla odraženého od čistého povrchu skla a od strany skla se vzorem.

Řízení vzdálenosti dávkovací trysky

Zajištění přesného a rychlého nanášení barvy nebo jiné úpravy povrchu vyžaduje nejen sofistikovaného dávkovacího robota, ale také precizní a spolehlivý senzor vzdálenosti. Senzor řady CL-3000 se pohybuje spolu s tryskou a umožňuje řízení její vzdálenosti od povrchu výrobku pomocí zpětné vazby v reálném čase. Kompaktní a lehká hlava se snadno instaluje a svou malou setrvačností nezpůsobuje nežádoucí vibrace při zastavování robota. Konfokální princip měření poskytuje široký měřicí rozsah a zajišťuje stabilní měření bez vlivu průhledných nebo lesklých materiálů a nepravidelných tvarů jako jsou prohlubně nebo různé zaoblené povrchy.

Webová stránka "Výběr měřicího senzoru" ukazuje osvědčená řešení v různých průmyslových odvětvích včetně automobilového průmyslu, výroby fólií a plechů nebo elektronických komponent. Jedná se o aplikace našich laserových snímačů vzdálenosti, profilometrů a dalších měřicích systémů. Stránku je možné procházet podle typů měření, například měření tloušťky, šířky, výšky, nebo podle průmyslových odvětví.

Vice informaci

Laserové měření vzdálenosti – často kladené dotazy

Konfokální snímače řady CL-3000 mohou stabilně měřit nejen průhledné sklo, ale také širokou škálu materiálů a tvarů s vysokou přesností. Samozřejmě, bezkontaktní měření eliminuje obavy z poškození skla. U řady CL-3000 lze k jednomu kontroléru připojit až šest hlav současně. Například rovinnost skla lze stabilně kontrolovat měřením čtyř stran a středu skla pomocí systému skládajícího se z jednoho kontroléru a pěti hlav nebo měřením šesti konců čtyřmi až šesti hlavami. Jak již bylo uvedeno výše, všechny snímače jsou kompaktní a lehké, což je činí vhodnými pro montáž v úzkých prostorech nebo na robotická ramena.
Elektronika je umístěna mimo měřicí místo v optické jednotce, což zajišťuje stabilní výsledky, které nejsou ovlivněny teplem ani elektromagnetickým rušením.

Obecně dochází k difuznímu odrazu kvůli pronikání laserového světla dovnitř DPS nebo její pájecí masky, což je materiál podobný laku, který obvykle existuje v několika různých barvách. Poloprůhledná povaha pájecí masky spolu s různými barvami může při měření laserovým snímačem posunutí způsobit difuzní odrazy. To může vést k nestabilním naměřeným hodnotám. Konfokální snímače řady CL-3000 společnosti KEYENCE mohou vyzařovat laserové světlo na více vlnových délkách, aby měřily pouze vlnovou délku světla, která zaostřila přímo na povrch dílu. Stabilní naměřené hodnoty lze získat s vysokou přesností i u DPS a jiných výrobků, které snadno propouštějí světlo – sklo, křemíkové wafery, mikročočky atd. Výhodou této technologie je, že umožňuje měřit i povrch mýdlové bubliny, aniž by fyzicky ovlivnila povrch.

Senzor pro měření vzdálenosti, resp. její změny, měří posun výrobku vůči nějaké referenční pozici. Díky svému designu takové senzory obvykle měří posunutí v rozmezí mikrometrů, dokonce nanometrů i méně. Z pohledu výroby mají za úkol zajistit přesné měření polohy výrobku. Toho lze využít nejen ve výrobním procesu, ale také v závěrečné kontrole kvality produktu, kdy potřebujeme zkontrolovat jeho přesné specifikace.

Při určování vhodného snímače pro Vaši aplikaci hraje roli řada faktorů. Zařízení a jeho měřicí metoda musí odpovídat Vašim konkrétním potřebám. Rozsah, rozlišení a přesnost jsou zdaleka nejdůležitější faktory, ale jak už bylo uvedeno výše, ne všechny měřicí metody jsou vhodné pro všechny materiály. V případě rychlých procesů nebo měření rychle se pohybujících výrobků je také nutné také zajistit dostatečnou vzorkovací frekvenci.

I když jsou oba typy bezkontaktní laserové snímače, princip měření je odlišný. Laserová triangulace spoléhá na princip, že změny v úhlu odraženého světla jsou úměrné změnám vzdálenosti povrchu výrobku. Konfokální snímače naopak vysílají různé vlnové délky světla zaostřené do různé vzdálenosti a sledují, která vlnová délka je zaostřena přesně na povrch výrobku. Díky svému návrhu, který zahrnuje řadu optických čoček umístěných v cylindrické trubici, jsou konfokální snímače obecně stabilnější než triangulační snímače. Jsou však také pomalejší, což dává výhodu triangulačním snímačům při aplikacích s vysokou rychlostí.