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美國(guó)邦納高精度激光位移傳感器的應(yīng)用

工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的高精度激光直線式傳感器種類繁多，如果按各系列優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用領(lǐng)域來區(qū)分有如長(zhǎng)距離激光位移傳感器以量程距離大、精度高、應(yīng)用廣泛、抗干擾等特點(diǎn)主要用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的長(zhǎng)距離測(cè)量。長(zhǎng)距離激光距離傳感器多采用Time of Flight以計(jì)算激光到目標(biāo)物的飛行時(shí)間。如：邦納公司的LT300系列，直接反射檢測(cè)距離可達(dá)300米之遠(yuǎn)。高精度，短量程的激光位移傳感器則以三角測(cè)量法，相位分析法或激光干涉法為主。經(jīng)濟(jì)型的三角測(cè)量法激光接收器大多采用CCD或CMOS等元器件。以測(cè)量精度高及響應(yīng)速度快特點(diǎn)主要用于微位移部件的位移測(cè)量，小型零部件尺寸測(cè)量，角度變化量的監(jiān)測(cè)，移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)情況的檢測(cè)，及光刻機(jī)幾何量的測(cè)量，的測(cè)量等應(yīng)用，或應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)及測(cè)量各種材料長(zhǎng)度不同，對(duì)于粗糙表面和光滑表面長(zhǎng)度和和厚度尺寸的測(cè)量。

邦納公司的LH系列高精度激光位移傳感器采用了三角測(cè)量法工作方式。LH系列采用了670 nm (1mW) IEC 和 CDRH紅色2級(jí)可見激光發(fā)射管，1024像素CMOS圖像式接收元器件以及LH－ring軟件平臺(tái)支持的小型一體化的高精度激光位移（及測(cè)厚）傳感器，其屬于三角測(cè)量法的原理， 可以穩(wěn)定的工作在高速，非接觸的情況下，可靠地檢測(cè)各種檢測(cè)物體，如金屬、木材、陶瓷、紙張和上漆等目標(biāo)物。LH傳感器可在多個(gè)傳感器工業(yè)組網(wǎng)中穩(wěn)固并且有效地進(jìn)行zui多可達(dá)8～32個(gè)LH傳感器之間組網(wǎng)，組成多點(diǎn)厚度及位移測(cè)量網(wǎng)絡(luò)。

該系列一機(jī)三用， 測(cè)距，測(cè)厚，組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)量（三體合一），具有開拓創(chuàng)新意義的新型LH傳感器為中國(guó)的自動(dòng)化用行業(yè)用戶如虎添翼，無論是被測(cè)目標(biāo)需要微米級(jí)精度，或者被測(cè)目標(biāo)是否有光澤或表面黑色或硬體或軟體，高速、高精度、無接觸式的LH測(cè)量傳感器都可以為用戶提供一個(gè)可靠穩(wěn)定的解決方案。

LH高精度激光位移傳感器的應(yīng)用舉例：

應(yīng)用1： LH系列激光測(cè)距產(chǎn)品在機(jī)械形位公差測(cè)量上的應(yīng)用

對(duì)于機(jī)械加工完后的產(chǎn)品，測(cè)試產(chǎn)品的行為誤差的傳統(tǒng)方法為使用百分表和千分表，使用百分表和千分表都是需要仔細(xì)的調(diào)整好支架以后才能進(jìn)行測(cè)試，一般都是對(duì)個(gè)別零件進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于大批量的零件檢測(cè)，由于使用的是接觸性測(cè)量，對(duì)表頭的磨損過大不現(xiàn)實(shí)。

通過LH系列激光 位移傳感器進(jìn)行非接觸型測(cè)量，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大批量的產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)。

傳統(tǒng)檢測(cè)方式： 機(jī)械打表檢測(cè)

LH高精度激光非接觸式測(cè)量

對(duì)于鋼廠生產(chǎn)的無縫鋼管，鋼管的外圓在制造的過程中要保證表面的圓跳動(dòng)在一定的范圍以內(nèi)。傳統(tǒng)的方式采用打表的方式進(jìn)行每根鋼管的檢測(cè)，采用激光測(cè)距將是非常好的解決辦法。

鋼廠的鋼管規(guī)格很多，從110毫米外徑到700毫米的外徑，尺寸變動(dòng)范圍很大，但都要求要達(dá)到0.1毫米的精度。

采用激光測(cè)距將無疑是非常好的解決辦法。對(duì)于檢測(cè)不同尺寸的鋼管，在鋼管不動(dòng)的情況下要實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，所提供的方案就是采用兩個(gè)LH產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)。兩個(gè)檢測(cè)頭放在正對(duì)方向安裝進(jìn)行檢測(cè)，由機(jī)械伺服系統(tǒng)帶著兩個(gè)LH頭做半圓運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，采用485通訊的方式獲取鋼管表明圓跳動(dòng)的數(shù)據(jù)。

上位機(jī)使用LABVIEW做軟件界面和數(shù)據(jù)分析界面，計(jì)算機(jī)使用工控機(jī)配合數(shù)據(jù)采集卡和伺服控制卡進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析的采集和分析。

而鋼管檢測(cè)則要求圓柱表面上的任一素線必須位于軸向平面內(nèi)，距離為公差值0.02mm的兩平行直線之間。

兩個(gè)LH30IX485QP傳感器在兩個(gè)對(duì)立的支架上安裝，兩個(gè)對(duì)立的支架由兩個(gè)運(yùn)動(dòng)進(jìn)給量相同的伺服電機(jī)帶動(dòng)以適應(yīng)不同尺寸的鋼管。檢測(cè)支架帶動(dòng)LH30IX485QP的安裝支架做半圓運(yùn)動(dòng)以檢測(cè)整個(gè)園的圓跳動(dòng)。做半圓運(yùn)動(dòng)可以使接線方便

鋼管裝在一個(gè)定位比較準(zhǔn)確的自動(dòng)三角卡盤上，三角卡盤的軸心要與檢測(cè)支架的軸心一致，由伺服電機(jī)帶動(dòng)進(jìn)入和進(jìn)出檢測(cè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)連續(xù)檢測(cè)。

所有的機(jī)械安裝誤差不可忽略，因此總體的精度要保證就必須選擇測(cè)量精度更高的檢測(cè)傳感器。

在操作區(qū)使用工控機(jī)，軟件使用LABVIEW開發(fā)，在工控機(jī)中使用兼容LABVIEW的數(shù)據(jù)采集卡和伺服驅(qū)動(dòng)卡，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集可機(jī)械單元的伺服控制。

由于采用采集卡和伺服驅(qū)動(dòng)卡，因此總工供電單元要有很穩(wěn)定的濾波和抗電磁干擾的結(jié)構(gòu)以隔離外部干擾。弱電單元與強(qiáng)電單元有一個(gè)隔離干擾的接口單元以隔離互相干擾。 現(xiàn)場(chǎng)可以直接把檢測(cè)的結(jié)果打印成報(bào)表的形式以對(duì)每批產(chǎn)品出具產(chǎn)品的測(cè)試報(bào)告。

LH系列激光測(cè)距產(chǎn)品的軟件平臺(tái)特點(diǎn)：

方便的系統(tǒng)全可視化的監(jiān)視和組網(wǎng) 

– 圖形化用戶友好軟件 

由于LH系列激光產(chǎn)品在技術(shù)上所具有的優(yōu)勢(shì)，在產(chǎn)品的應(yīng)用上，可在機(jī)械形位公差測(cè)量的應(yīng)用上有推廣的空間。在機(jī)械加工測(cè)量上有很多對(duì)零件的行為公差進(jìn)行測(cè)量分析的要求

應(yīng)用2：  LH高精度激光位移應(yīng)用于AF 手機(jī)鏡頭變焦檢測(cè)

國(guó)內(nèi)某手機(jī)AF 鏡頭生產(chǎn)商的自動(dòng)變焦變化量程測(cè)量。 通過LH測(cè)量鏡頭位置的變化，了解AF鏡頭通過電流驅(qū)動(dòng)的線性變化的一致性來判別鏡頭的驅(qū)動(dòng)部分的質(zhì)量控制。其要求的量程變化范圍為： 0～350um 之間。

硬件采用了PC ， LH30系列 ， 采集卡以及ModBus轉(zhuǎn)USB； 軟件則采用VC++ 開發(fā)。

一臺(tái)LH30IX485QP通過支架固定在檢測(cè)平臺(tái)上，激光光點(diǎn)直接投射在鏡頭部件上， 測(cè)量數(shù)據(jù)輸出為ModBus RTU格式， 通過產(chǎn)品本身自帶的接口轉(zhuǎn)換模塊INT485USB-LH直接接入工業(yè)PC的USB接口。

通過LH30IX485QP測(cè)量得出的數(shù)據(jù)曲線顯示： 紅色和藍(lán)色曲線的線性度一致，說明AF鏡頭電流驅(qū)動(dòng)的平滑和一致性。 由于LH30IX485QP的精度在1微米以內(nèi)， 因此該傳感器的測(cè)量值滿足該應(yīng)用對(duì)前端測(cè)量元器件的精度要求。

不合格產(chǎn)品電流驅(qū)動(dòng)異常（紅色部分）

美國(guó)邦納高精度激光位移傳感器的應(yīng)用