美國邦納高精度激光位移傳感器的應用

工業(yè)自動化應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)勢的應用領域來區(qū)分有如長距離激光位移傳感器以量程距離大、精度高、應用廣泛、抗干擾等特點主要用于工業(yè)自動化領域的長距離測量。長距離激光距離傳感器多采用Time of Flight以計算激光到目標物的飛行時間。如：邦納公司的LT300系列，直接反射檢測距離可達300米之遠。高精度，短量程的激光位移傳感器則以三角測量法，相位分析法或激光干涉法為主。經(jīng)濟型的三角測量法激光接收器大多采用CCD或CMOS等元器件。以測量精度高及響應速度快特點主要用于微位移部件的位移測量，小型零部件尺寸測量，角度變化量的監(jiān)測，移動平臺運動情況的檢測，及光刻機幾何量的測量，的測量等應用，或應用于鋼鐵行業(yè)及測量各種材料長度不同，對于粗糙表面和光滑表面長度和和厚度尺寸的測量。

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

該系列一機三用， 測距，測厚，組網(wǎng)多點測量（三體合一），具有開拓創(chuàng)新意義的新型LH傳感器為中國的自動化用行業(yè)用戶如虎添翼，無論是被測目標需要微米級精度，或者被測目標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測量傳感器都可以為用戶提供一個可靠穩(wěn)定的解決方案。

LH高精度激光位移傳感器的應用舉例：

應用1： LH系列激光測距產(chǎn)品在機械形位公差測量上的應用

對于機械加工完后的產(chǎn)品，測試產(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的調整好支架以后才能進行測試，一般都是對個別零件進行測量，對于大批量的零件檢測，由于使用的是接觸性測量，對表頭的磨損過大不現(xiàn)實。

通過LH系列激光 位移傳感器進行非接觸型測量，就可以實現(xiàn)對大批量的產(chǎn)品進行自動化檢測。

傳統(tǒng)檢測方式： 機械打表檢測

LH高精度激光非接觸式測量

對于鋼廠生產(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在一定的范圍以內。傳統(tǒng)的方式采用打表的方式進行每根鋼管的檢測，采用激光測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，尺寸變動范圍很大，但都要求要達到0.1毫米的精度。

采用激光測距將無疑是非常好的解決辦法。對于檢測不同尺寸的鋼管，在鋼管不動的情況下要實現(xiàn)檢測，所提供的方案就是采用兩個LH產(chǎn)品進行檢測。兩個檢測頭放在正對方向安裝進行檢測，由機械伺服系統(tǒng)帶著兩個LH頭做半圓運動進行檢測，采用485通訊的方式獲取鋼管表明圓跳動的數(shù)據(jù)。

上位機使用LABVIEW做軟件界面和數(shù)據(jù)分析界面，計算機使用工控機配合數(shù)據(jù)采集卡和伺服控制卡進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析的采集和分析。

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

兩個LH30IX485QP傳感器在兩個對立的支架上安裝，兩個對立的支架由兩個運動進給量相同的伺服電機帶動以適應不同尺寸的鋼管。檢測支架帶動LH30IX485QP的安裝支架做半圓運動以檢測整個園的圓跳動。做半圓運動可以使接線方便

鋼管裝在一個定位比較準確的自動三角卡盤上，三角卡盤的軸心要與檢測支架的軸心一致，由伺服電機帶動進入和進出檢測區(qū)域，實現(xiàn)連續(xù)檢測。

所有的機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量精度更高的檢測傳感器。

在操作區(qū)使用工控機，軟件使用LABVIEW開發(fā)，在工控機中使用兼容LABVIEW的數(shù)據(jù)采集卡和伺服驅動卡，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集可機械單元的伺服控制。

由于采用采集卡和伺服驅動卡，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構以隔離外部干擾。弱電單元與強電單元有一個隔離干擾的接口單元以隔離互相干擾。 現(xiàn)場可以直接把檢測的結果打印成報表的形式以對每批產(chǎn)品出具產(chǎn)品的測試報告。

LH系列激光測距產(chǎn)品的軟件平臺特點：

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)品在技術上所具有的優(yōu)勢，在產(chǎn)品的應用上，可在機械形位公差測量的應用上有推廣的空間。在機械加工測量上有很多對零件的行為公差進行測量分析的要求

應用2：  LH高精度激光位移應用于AF 手機鏡頭變焦檢測

國內某手機AF 鏡頭生產(chǎn)商的自動變焦變化量程測量。 通過LH測量鏡頭位置的變化，了解AF鏡頭通過電流驅動的線性變化的一致性來判別鏡頭的驅動部分的質量控制。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USB； 軟件則采用VC++ 開發(fā)。

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

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

不合格產(chǎn)品電流驅動異常（紅色部分）

美國邦納高精度激光位移傳感器的應用