Funcionamento e tecnologia de sensores de distância óticos
Funcionamento e tecnologia de sensores de distância óticos
How does a laser distance sensor work?
O feixe de luz atinge o objeto como um pequeno ponto. O recetor do sensor (linha de fotodíodos) deteta a posição deste ponto. Dependendo da distância, o ângulo de incidência muda e, portanto, a posição do ponto de luz no recetor. A linha de fotodíodos é lida por um microcontrolador integrado. O controlador calcula o ângulo exato a partir da distribuição da luz na linha do fotodíodo e a partir deste calcula a distância até ao objeto. Esta distância é transmitida para a porta de série ou convertida numa corrente de saída proporcional à distância. O microcontrolador garante elevada linearidade e precisão de medição. A combinação de linha de fotodíodo e microcontrolador permite a supressão de reflexos disruptivos e, portanto, resulta em dados fiáveis em superfícies críticas. O sensor adapta-se a diferentes cores alterando a sua sensibilidade interna, o que o torna quase independente da cor do objeto. Uma saída digital é ativada se não houver nenhum objeto dentro da área de medição ou se for recebida luz insuficiente para detetar corretamente um objeto, por exemplo, se o sensor estiver sujo. A resolução possível e a precisão mudam com a distância. A mesma distância Δd, que causa uma grande alteração no ângulo α1 próximo do sensor, causa uma alteração muito menor no ângulo α2 mais distante (veja o desenho). Este comportamento não linear é corrigido pelo microcontrolador para que o sinal de saída seja linear à distância.
O feixe de luz atinge o objeto como um pequeno ponto. O recetor do sensor (linha de fotodíodos) deteta a posição deste ponto. Dependendo da distância, o ângulo de incidência muda e, portanto, a posição do ponto de luz no recetor. A linha de fotodíodos é lida por um microcontrolador integrado. O controlador calcula o ângulo exato a partir da distribuição da luz na linha do fotodíodo e a partir deste calcula a distância até ao objeto. Esta distância é transmitida para a porta de série ou convertida numa corrente de saída proporcional à distância. O microcontrolador garante elevada linearidade e precisão de medição. A combinação de linha de fotodíodo e microcontrolador permite a supressão de reflexos disruptivos e, portanto, resulta em dados fiáveis em superfícies críticas. O sensor adapta-se a diferentes cores alterando a sua sensibilidade interna, o que o torna quase independente da cor do objeto. Uma saída digital é ativada se não houver nenhum objeto dentro da área de medição ou se for recebida luz insuficiente para detetar corretamente um objeto, por exemplo, se o sensor estiver sujo. A resolução possível e a precisão mudam com a distância. A mesma distância Δd, que causa uma grande alteração no ângulo α1 próximo do sensor, causa uma alteração muito menor no ângulo α2 mais distante (veja o desenho). Este comportamento não linear é corrigido pelo microcontrolador para que o sinal de saída seja linear à distância.
Ao medir uma distância, o sensor está imediatamente pronto para utilização e emite a distância do sensor ao objeto. O valor medido pode, por exemplo, ser utilizado para o posicionamento preciso de objetos ou no controlo de um sistema. Uma saída digital pode ser opcionalmente parametrizada.
Se for necessário, por exemplo, verificar a precisão dimensional dos objetos, uma medição de tolerância direta e, portanto, o desvio da medida nominal pode ser determinada diretamente através da programação de uma referência. Aqui, uma saída digital também pode ser parametrizada em conformidade.
Formas de feixe
Além dos diferentes tamanhos e alcances, o formato do feixe desempenha um papel importante. Graças ao desenvolvimento contínuo, a Baumer agora oferece três formatos de feixe diferentes no seu portfólio com o novo princípio de medição "multipontos":
Medições estáveis com mais de 600 valores medidos em superfícies não homogeneamente brilhantes ou muito rugosas, graças a uma linha de laser extra longa < 300 mm.
Algoritmos eficientes integrados no sensor tornam os sensores de distância a laser muito insensíveis a fontes de luz externas. Isso garante uma operação mais fiável e robusta.
Os sensores óticos de distância da Baumer adaptam-se automaticamente a diferentes cores e brilhos de objetos, variando a sua intensidade de transmissão e otimizando o tempo de exposição. Isso torna-os independentes em relação à refletividade de um objeto. Também são possíveis medições em objetos com refletividade de até 2%.
As medições de vários sensores podem ser sincronizadas através da entrada de sincronização. Com uma medição de espessura, dois sensores podem ser acionados simultaneamente através da entrada de sincronização em operação síncrona. Com a operação assíncrona, no entanto, vários sensores que interferem uns com os outros numa aplicação são deliberadamente operados um após o outro.
Ao ativar a filtração, o ruído do sinal de saída pode ser reduzido e a resolução pode ser aumentada. Um filtro também é utilizado para suprimir erros de medição. A saída altera-se somente após um número definido de valores de medição. A frequência de medição não é influenciada por este filtro, mas o tempo de resposta é. A função de filtro pode ser parametrizada selecionando modos de precisão predefinidos.
A área de medição pode ser ajustada pelo utilizador dentro da área de medição máxima, usando o botão de programação, a linha de programação ou o visor. A saída analógica tem o seu curso completo dentro desta área aprendida e, portanto, uma maior precisão de medição. A configuração de fábrica é a área máxima de medição.
Uma saída de comutação deve comutar assim que um valor de medição definido for excedido ou não atingido. Para um sinal de comutação fiável, a histerese (diferença entre o ponto de comutação e o ponto de retorno) pode ser parametrizada em milímetros absolutos. A operação segura do seu sistema é garantida, independentemente da posição do objeto no campo de medição.
Time of Flight (medição do tempo de funcionamento)
With the time-of-flight measurement method distances are measured indirectly by measuring the time required by a signal to travel the length of the range to be covered. This translates into the real world as follows: a sender unit is emitting a burst signal which, when reflected by an object, is picked up by the sensor's receiver. The sensor's electronics evaluates the time elapsed and/or the phase-shift encountered which is then converted into distance information. By applying the run time technology objects can be detected precisely and reliably even at long distances.
