當(dāng)前，世界上主要的工業(yè)大國都在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級，而現(xiàn)代工業(yè)的升級與激光技術(shù)密不可分。除了在生產(chǎn)加工方面發(fā)揮著巨大作用外，激光技術(shù)還在精確實(shí)時(shí)測量方面有著重要應(yīng)用，為電子產(chǎn)品尺寸、透明元器件曲率、汽車飛機(jī)等大型三維物體的振動(dòng)頻譜、軸承同心度、偏心度及振動(dòng)等提供精準(zhǔn)測量，大大提高了產(chǎn)品產(chǎn)量和生產(chǎn)效率。
要實(shí)現(xiàn)激光精確實(shí)時(shí)測量在工業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用，則離不開各類激光傳感器的研發(fā)和推廣。眾所周知，現(xiàn)代制造業(yè)已經(jīng)是一個(gè)傳感器驅(qū)動(dòng)的世界，幾乎在所有的制造過程中，精確的實(shí)時(shí)測量在很大程度上依賴于傳感器。在引入光學(xué)技術(shù)后，傳感器朝著更快速、更精確、更可靠的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)測量方式相比，光學(xué)測量傳感器，尤其是激光測量傳感器因其非接觸且快速測量的能力在工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。其中最典型的應(yīng)用例子就是高精度的激光位移傳感器。
激光位移傳感器市場現(xiàn)狀
激光位移傳感器常用于長度、距離、振動(dòng)、速度、方位等物理量的測量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測等。通過激光位移傳感器測量金屬薄片（薄板）的厚度變化，可以幫助發(fā)現(xiàn)皺紋、小洞或者重疊，避免機(jī)器發(fā)生故障；而在微小零件的位置識(shí)別、傳送帶上有無零件的監(jiān)測、機(jī)械手位置（工具中心位置）的控制等方面的應(yīng)用，則可以確保設(shè)備、產(chǎn)線的高效運(yùn)轉(zhuǎn)；在灌裝產(chǎn)品線上，可利用激光束反射表面的擴(kuò)展程序來精確的識(shí)別灌裝產(chǎn)品填充是否合格，在監(jiān)測數(shù)量的同時(shí)也能保證灌裝質(zhì)量。此外，在絕對距離測量、相對位移測量、遠(yuǎn)程振動(dòng)測量或振動(dòng)頻譜測量、輪廓檢測、厚度測量、曲率測量、透明物體的厚度測量等方面，激光位移傳感器都有著無可比擬的優(yōu)勢。
據(jù)數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)通用激光位移傳感器市場規(guī)模已達(dá)120億，且每年保持20％的增速，但99.87％的國內(nèi)市場被國外廠商占據(jù)，我國工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成商雖然對該器件的認(rèn)知率超過95％以上，但由于價(jià)格昂貴、適配困難等原因，實(shí)際使用率不足10％。
激光位移傳感器介紹
目前已有很多技術(shù)能實(shí)現(xiàn)精確的光學(xué)位移測量，而工業(yè)化的激光位移傳感器一般采用激光三角測量法和激光回波分析法兩種方法，此外還可利用彩色共焦和干涉測量原理進(jìn)行精確的位移測量。此外，激光位移傳感器也被用來進(jìn)行非接觸振動(dòng)測量。但對于特定的測量條件和測量要求，以上方法都各有缺陷。
對激光位移傳感器而言，激光三角測量法適用于高精度、短距離的測量，激光回波分析法則用于遠(yuǎn)距離測量。在當(dāng)前的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中，通常采用三角測量法，這種方法最高線性度可達(dá)1um，分辨率可達(dá)到0.1um的水平。
激光三角法是一種由角度計(jì)算得到單點(diǎn)或多維的距離測量。通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表面，經(jīng)物體反射的激光通過接收器鏡頭，被內(nèi)部的CCD線性相機(jī)接收，根據(jù)不同的距離，CCD線性相機(jī)可以在不同的角度下“看見”這個(gè)光點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)角度及已知的激光和相機(jī)之間的距離，數(shù)字信號(hào)處理器就能計(jì)算出傳感器和被測物體之間的距離。
