現代制造業(yè)已經(jīng)是一個(gè)傳感器驅動(dòng)的世界,幾乎在所有的制造過(guò)程中,精確的實(shí)時(shí)測量在很大程度上依賴(lài)于傳感器。在引入光學(xué)技術(shù)后,傳感器朝著(zhù)更快速、更精確、更可靠的方向發(fā)展。與傳統測量方式相比,光學(xué)測量傳感器,尤其是激光測量傳感器由于其非接觸且快速測量的能力在工業(yè)中得到廣泛的應用。其中最典型的應用例子就是高精度的激光位移傳感器,常用于長(cháng)度、距離、振動(dòng)、速度、方位等物理量的測量,其應用場(chǎng)景還外延至振動(dòng)測量、輪廓檢測、厚度測量、曲率測量、透明物體的厚度測量等多方面。
漠陽(yáng)谷依靠核心團隊在光電通信及非接觸式振動(dòng)領(lǐng)域內的深厚技術(shù)積累,利用其集成光學(xué)芯片技術(shù)的優(yōu)勢開(kāi)發(fā)了一種新型的激光位移傳感器系列。如圖1所示,我們將光學(xué)相干檢測光路,測距光路集成在光學(xué)芯片上, 并通過(guò)一個(gè)一體化封裝將集成光學(xué)芯片、激光二極管、探測器陣列和光學(xué)透鏡組成一個(gè)小型化激光傳感模組。再通過(guò)自主研發(fā)的FMCW測距算法, 實(shí)現中短距離情況下適用于工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)的高精度位移測量。
相較于基恩士的LK-G5000系列三角法位移傳感器和CL-3000系列白光共焦法位移傳感器,漠陽(yáng)谷自主研發(fā)的MMD系列激光位移傳感器的主要特點(diǎn)是統一采用了同軸測量這一更方便靈活的測量方式,在滿(mǎn)足了同等的位移測量精度的情況下,可以在更低的成本下支持相對更遠工作距離及匹配的工作范圍和更快的測量速度。 下表中簡(jiǎn)單對比了摯感的MMD-G6000型位移傳感器在性能指標與基恩士的兩類(lèi)位移傳感器產(chǎn)品所進(jìn)行的一個(gè)簡(jiǎn)單對比。
指標 | Keyence LK-G5000型 | Keyence CL-3000型 | MMD-G6000型 | ||
典型距離下典型測量精度 | 0.2mm@100mm | 0.2mm@70mm | 0.25mm@150mm | ||
典型采樣速度 | 10K/s | 10K/s | 5M/s | ||
平均次數 | 65525 | 16384 | 10K | ||
典型距離處有效測量范圍 | +/-25mm | +/-10mm | +/-25mm | ||
測量線(xiàn)性度 | 測量范圍的0.02% (10mm @50mm 測量范圍) | +/-2mm | <+/-0.02% | ||
傳感頭與驅動(dòng)/處理單元分離 | 傳感器+放大器+控制器 | 光纖傳感頭+光學(xué)單元+控制器 | 傳感器/控制器一體 | ||
尺寸/體積 | 傳感器82x76x33 (mm3) |
| 傳感器80x50x22 (mm3) | ||
輸出激光等級 | Class 2, <1mW output |
| Class 1, <5mW output | ||
激光波長(cháng) | 633 nm (visible red) | 可見(jiàn)光波段 | 1310 nm | ||
適用應用范圍 舉例 | 不透明表面位移 | ? | ? | ? | |
透明表面位移(液面) |
| ? | ? | ||
透明物體厚度 | ? | ? |
| ||
快速走移表面 |
|
| ? | ||
深孔檢測 |
| ? | ? |
從上表的對比中可以看出,漠陽(yáng)谷的MMD-G6000系列激光位移傳感器振動(dòng)傳感器首先在測量精度等指標上與基恩士的LK-G5000系列和CL-3000系列位移傳感器有相同等級的位移測量精度,但摯感產(chǎn)品的采樣率和有效數據更新率更快,更適合高速移動(dòng)下的位移測量。并且漠陽(yáng)谷的產(chǎn)品采用了一體化的設計,從傳感器本身的體積到控制器的集成度,都與另兩類(lèi)有質(zhì)的區別,尤其適合在有限空間下實(shí)現多通道多部位的位移傳感。
總體看來(lái),漠陽(yáng)谷的激光同軸位移傳感器采用了自主研發(fā)的非線(xiàn)性調頻連續波調制解調(FMCW)技術(shù),基于光學(xué)相干接收原理,具有光功率極低(距離15cm外輸出光功率僅需5mW)、測量范圍廣(可以測量從幾厘米到4米范圍內的物體)、測量精度高(理論精度位測量距離的(10^(-5))、抗干擾性強(只對自身光源波長(cháng)敏感,可以抵抗任何環(huán)境光的干擾)等特點(diǎn)。某種程度上,漠陽(yáng)谷的MMD型位移傳感器綜合了基恩士?jì)纱笪灰飘a(chǎn)品系列的大部分優(yōu)點(diǎn),并在低成本上有更大的優(yōu)勢。
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