一文搞懂激光位移传感器的原理、应用、选型

什么是光学式激光位移传感器？

所谓位移传感器，就是以微米（μm）为单位，测量物体的高度、厚度、距离等的传感器。

一般光电传感器是检测物体的「有/无」而位移传感器则用于测量「物体移动了几mm的距离」。

常见的激光位移传感器采用的是三角测量原理，测量物体至传感器之间的距离。

激光位移传感器的优点有哪些？

非接触测量

可以长距离测量

可以测量微小物体

高速、高精度测量

大部分物体都可以测量

激光位移传感器和其他原理位移传感器对比

激光位移传感器的最大缺点是什么？

激光位移传感器出光和受光窗口透镜，容易受到粉尘和油污的污染。透镜⼀旦被污染会挡住了⼀部分光或者完全挡住光路造成检测偏差或不能检测。

激光位移传感器能做什么？

厚度测量：

厚度测量:

弯曲、变形测量：

松弛度测量：

平整度检测：

定位：

段差判别：

重叠检出：

形状、外形检测：

当然还有很多简单的检测例如：高度、限位、计数、有无等等，您可以尽情发挥你的想象力用好激光位移传感器。

选择激光位移传感器要了解的参数有哪些？

对于激光位移传感器选型时候一定要了解的一些参数，这些非常重要。

1、分辨率：一般是指传感器的最小量程是多少，也就是传感器的最大识别率。如果是该参数标注为1mm，那么分辨率就等于1mm。

2、重复精度：我们一定要知道就算被测物在静止状态下，测量值都会有轻微的波动。静止状态下的被测物在相同位置下反复测量的误差幅度就是重复精度。例如该参数标注为1μm 那该传感器重复精度即为1μm。

3、满量程（有效量程）：即传感器额定的有效量程范围。我们在选择传感器一定要针对需求的检测距离选择包含有效量程范围内的传感器。

4、线性精度：测量值和实际位移的误差。线性精度用百分比表示，但由于量程是一段范围而且越到量程顶点越难保证测量精度，所以大多传感器都会标注量程顶点的线性精度来直观反映传感器的性能。

5、采样频率/采样周期：频率是指每秒钟测量的次数，频率越高测量一次花费的时间越短，测量时间越短越适合高速移动物体的检测。

6、平均采样次数：即使在静止状态下都会有轻微的测量波动，此时需要多次测量计算平均数使测量值稳定准确。

常规选型流程：

最后一定要注意输出接口是否满足您的使用要求：

例如RS-422、RS-232C、USB、开关量、模拟量等等

激光位移传感器工作原理和应用场景

从名字就可以看出来，激光位移传感器就是利用激光技术进行测量的传感器，目前激光位移传感器按照原理分成两种，分别是激光三角法和激光回波分析法。激光三角法主要用作高精度短距离测量，激光回波分析法则不同，它主要应用在远距离测量方面。如今的工业机器人中，大多是采用三角测量法，三角测量法的最高线性度能达到1um,分辨力高达0.1um的水准。

　　三角测量法的原理是将可见红色激光通过透镜射到被测物体表面，被物体反射的激光通过接收透镜，被内部的CCD线阵相机接收。根据不同的距离，CCD线阵相机能够从不同的角度进行操作。接下来“看到”这个光点。从这个角度和已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器可以计算出传感器和被测物体之间的距离。

　　同时，光束在接收元件的位置经过模拟和数字电路处理，并由微处理器分析测量出相应的输出值，并在用户设定的模拟窗口内按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，将在设置的窗口内打开，在窗口外关闭。另外，模拟量和开关量输出的检测窗口可以独立设置。

　　回波分析的规律是激光发射器每秒向检测对象发射一百万个激光脉冲并返回接收器。处理器计算激光脉冲到达检测对象并返回接收器所需的时间。距离值，输出值是数千次测量结果的平均输出，采用所谓的脉冲时间法测量。激光回波分析法适用于远距离检测，但测量精度低于激光三角法，最长检测距离可达250m。

　　激光位移传感器能精确地测量出被测物体位置、长度、距离、振动、速度和方向等的变化，也被广泛地应用到了各种场景，较为常见的有尺寸测定、金属薄片和薄板的厚度测量、气缸筒的测量、工件高度的对比，筛选出不合格工件、微小零件的位置识别、传送带上有无零件的监测和厚度的测量、振动分析、碰撞试验测量、汽车相关试验等等。

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