Los sensores de distancia láser, también conocidos como telémetros láser, son dispositivos ópticos de medición de distancia. Pueden medir la distancia a un objeto determinado utilizando un rayo láser no invasivo.
Los distanciómetros láser también pueden funcionar como sensores de proximidad para detectar objetos dentro de un rango determinado.
En este artículo, discutiremos sobre sensores de distancia láser, su principio de funcionamiento y revise algunos modelos de algunos de los fabricantes más populares.
¿Qué es un sensor de distancia láser y cómo funciona?
El sensor de distancia láser es un dispositivo que utiliza un rayo láser para determinar la distancia a un objeto. También se les conoce como telémetros láser, distanciómetros láser y telémetros láser.
Existen algunas formas de medir la distancia, tales como:
- Principio de tiempo de vuelo
- Triangulación y técnicas similares
El principio de tiempo de vuelo es la forma de operación más común. En este modo de funcionamiento, se envía un pulso de rayo láser hacia el objeto de medición. Este haz se reduce mediante un sistema de lentes.
Cuando el rayo golpea el objeto, se refleja en la superficie hacia el sensor. El sensor mide el tiempo que tarda el rayo en viajar al objetivo y regresar.
En muchos casos, el propio sensor contiene un procesador de señal dedicado para calcular el tiempo y determinar la distancia entre el objeto y el sensor.
El método de triangulación utiliza el ángulo del haz reflejado para determinar la distancia del objeto. Esto también se conoce como técnica de desplazamiento. Estos tipos de sensores utilizan un haz continuo en lugar de pulsos. El ángulo del haz reflejado cambia como se muestra en la siguiente imagen:
El cambio en el ángulo del haz reflejado es proporcional a la distancia al objeto. El elemento receptor de luz consta de una serie de sensores de luz que pueden determinar la posición del haz recibido.
Sensores de distancia vs sensores de proximidad
La principal diferencia entre los sensores de distancia y de proximidad es que los sensores de proximidad no pueden calcular directamente la distancia a un objeto. Los sensores de proximidad activan su salida si detectan un objeto dentro de su rango de canto.
Esto también se puede usar para determinar la distancia marginal al objeto, pero no es exacto.
Los sensores de distancia calculan la distancia real al objetivo utilizando varios principios como el tiempo de vuelo y la triangulación. En cierto modo, los sensores de distancia también pueden funcionar como sensores de proximidad, pero no al revés.
Los sensores de distancia también tienden a tener un rango de detección mucho mayor (de unos pocos centímetros a unos cientos de metros) que los sensores de proximidad.
¿Qué tan precisos son los sensores de distancia láser?
Los sensores de distancia láser tienen una precisión típica de +/- 1 mm y pueden medir distancias de 0.5 a 150 m. La precisión se indica como 'precisión +/- x.xx% por ciento del intervalo del sensor".
Debido a la velocidad extremadamente rápida de la luz, los sensores de distancia láser pueden medir con precisión distancias desde unos pocos milímetros hasta cientos o incluso miles de metros.
Sin embargo, esto también se convierte en una desventaja cuando se miden distancias submilimétricas (menos de un milímetro), ya que los procesadores de señales pueden no ser lo suficientemente rápidos para procesar la información.
¿Para qué se utilizan los sensores de distancia láser?
Los sensores de distancia láser se utilizan para medir distancias a objetos sin necesidad de un contacto físico y se encuentran en aplicaciones como fabricación, control de calidad y aplicaciones de supervisión de procesos.
En la industria de fabricación de automóviles, los sensores láser se utilizan para colocar componentes con precisión en un ensamblaje. También se utilizan para medir las tolerancias en los componentes para garantizar que estén dentro del rango aceptable.
En aplicaciones de monitoreo de procesos, se utilizan sensores láser para monitorear el nivel de material. Los sensores láser no tienen problemas para detectar líquidos no transparentes y en reposo y material sólido que no desvían el rayo láser.
Esto es particularmente útil en las industrias alimentaria y química, ya que es necesario utilizar técnicas de medición sin contacto.
¿Cuál es la gama de sensores láser?
Dependiendo del tipo y la intensidad de emisión del rayo, los sensores láser pueden tener un rango de 50 cm a 300 m. También existen sensores láser más potentes que pueden medir distancias de hasta miles de metros. Por ejemplo, el ILR-RF250 de Micro-epsilon puede medir distancias de hasta 3000 m.
Sensores de distancia infrarrojos: conocimientos básicos y principio de funcionamiento
Los sensores de distancia por infrarrojos también son un tipo de sensores de distancia ópticos. La diferencia entre los sensores de distancia láser y los sensores infrarrojos es que el sensor láser usa el método de tiempo de vuelo o el método de triangulación, mientras que el sensor infrarrojo usa la intensidad de la luz reflejada.
Al igual que otros sensores ópticos, los sensores infrarrojos también tienen un elemento emisor de luz (un LED IR) y un elemento receptor (fotodiodo infrarrojo) en el sensor.
El emisor emite continuamente un haz de infrarrojos hacia el objeto. Dependiendo de la superficie del objeto, refleja el haz de infrarrojos total o parcialmente.
A continuación, el receptor de infrarrojos mide la intensidad del haz reflejado y cambia su resistencia proporcionalmente. Esta salida del sensor es esta resistencia, convertida en una señal de voltaje / corriente.
Los sensores de distancia IR se ven afectados por cualquier fuente de infrarrojos como bombillas o incluso la luz solar. También tienden a ser más ruidosos que los sensores de distancia láser.
Sin embargo, debido a su bajo costo de implementación, los sensores de distancia IR se utilizan ampliamente como sensores de proximidad y para mediciones de distancias pequeñas y aproximadas donde la precisión no es una preocupación importante.
Revisión sobre Baumer: Sensores de distancia láser - Sensores de distancia de alta precisión
Baumer ofrece una amplia gama de sensores ópticos de medición de distancia por láser que pueden satisfacer cualquier requisito. Su línea de sensores de distancia de alto rendimiento tiene un conjunto de sensores de rango cercano de alta precisión: el OM70-P / L Sensores de distancia láser de la serie.
Esta línea de sensores de alta precisión tiene un error lineal tan bajo como 0.06% y funciona bien en el rango de medición estándar de 30-70.
Su precisión de 0.7-1 µm y su respuesta de 0.8 ms los hace ideales para tareas de medición de alta precisión como Comprobación de precisión dimensional y medidas de tolerancia.
Los sensores vienen con opciones estándar como salida de conmutación de tipo push-pull digital de histéresis ajustable y analógica, rango de voltaje de operación más amplio (15-28 VCC) y protección de polaridad inversa junto con clasificación de protección de ingreso (IP).
Además de las salidas digitales y analógicas, algunos modelos también admiten protocolos de comunicación digital estándar de la industria como Profinet (Clase B), Modbus TCP, OPC UA, transmisión UDP a través de la interfaz TCP / IP.
Comentario sobre ifm: Sensores de distancia láser - corto alcance
Ifm tiene 3 familias de sensores láser de corto alcance: OPD, OGD y O6. Los sensores de las series OPD y OGD tienen un rango de 0-300 mm, mientras que la serie O6 tiene un rango más corto de 100 mm.
OPD y OGD son los principales sensores de distancia láser y O6 es un reflexión difusa tipo familia de sensores de detección de objetos con opción adicional de medición de distancia.
El Serie OPD Los sensores son sensores de perfil dedicados que se pueden utilizar en el control de calidad del ensamblaje en línea. Se pueden configurar fácilmente sin software adicional utilizando el mecanismo de aprendizaje integrado.
Utilizan la interfaz de comunicación IO-Link junto con salidas PNP / NPN configurables para proporcionar salidas de señal y mediciones. Los sensores de la serie OPD también son inmunes a la luz extraña. Tienen un rango de 150-300 mm con una precisión de 0.5 mm.
El Serie OGD utilice el principio de tiempo de vuelo y tenga un rango de 25-300 mm con una frecuencia de muestreo de 33 Hz.
Esta serie tiene una precisión de 1-2 mm y proporciona información de distancia a través de la interfaz IO-Link. Algunos modelos también tienen una pantalla LCD de 2 colores incorporada que indica los valores de distancia.
Todas las familias tienen soporte de interfaz de comunicación IO-Link y salidas digitales / analógicas. Las familias OPD y OGD tienen características de pantalla LCD opcionales para facilitar el aprendizaje y la visualización de medidas.
Estos sensores funcionan con 10-30 V CC y tienen protección contra polaridad inversa y clasificación IP 65/67 en modelos seleccionados.
Revisión sobre Micro-Epsilon: Sensores de distancia láser - Largo alcance
Micro-épsilon tiene su optoNCDT ILR línea de sensores con distancias de medición extremadamente altas. Sus sensores de tipo de calibre láser miden hasta 10 metros, mientras que el tipo de distancia láser puede medir distancias desde 0.5 m hasta 3000 m.
Estos sensores utilizan tiempo de vuelo principio y tienen las siguientes características clave en los sensores de la serie ILR103 / 118/1191:
- Frecuencia de muestreo de 2 kHz
- Rango de medición de 5-3000 m (ILR-RF250)
- Salidas configurables de tipo PNP / NPN
- Puntos de conmutación e histéresis ajustables
- Interfaz serial RS232, 422
- Soporte RS485 ProfiBus
- Operación 10-30VDC
- Protección IP67 contra el polvo y la humedad
- Múltiples tipos de operaciones: medición de velocidad simple, continua, de disparo externo
Revisión de keyence: Sensores de desplazamiento láser
Los sensores de desplazamiento láser son una versión más avanzada y mejorada de los sensores de rango láser.
Perciben el desplazamiento de un objeto mediante el uso de una técnica denominada triangulación. A diferencia del elemento receptor único en los sensores de tiempo de vuelo, utilizan un dispositivo sensible a la posición (PSD) para detectar la desviación del haz recibido.
Keyence tiene una multitud de sensores de desplazamiento láser que se adaptan a aplicaciones de alta velocidad y alta precisión. Sus sensores de desplazamiento confocal de la serie CL-3000 son ideales para aplicaciones compactas.
Su electrónica de procesamiento de señales está separada de los elementos de detección / emisión, lo que permite una instalación más fácil en ubicaciones remotas con limitaciones de espacio.
En la categoría de ultra alta velocidad y alta precisión, Keyence tiene sus sensores de desplazamiento de triangulación de la serie LK-G5000 con solo un error de linealidad del 0.02% y una repetibilidad de 0.005um. Estos sensores tienen una frecuencia de muestreo máxima de 393 kHz para detectar incluso las vibraciones más pequeñas y los objetivos de alta velocidad.
Los sensores de la serie LT-9000 brindan capacidades de escaneo de superficie con un punto de haz de 2um muy estrecho. Estos sensores son ideales para escanear superficies de objetos en busca de imperfecciones y otras anomalías.
Tienen una cámara incorporada para capturar imágenes de la superficie para identificar la ubicación de la medición y proporcionar opciones de alineación fáciles.
Conclusión
Los sensores de distancia láser son sensores ópticos sin contacto que se utilizan para medir distancias con una precisión de nivel milimétrico. Debido a la velocidad constante del rayo láser, los sensores de rango láser producen mediciones extremadamente precisas y repetibles.
Un sensor de distancia láser de grado industrial puede costar desde $ 30 hasta $ 2000, dependiendo de las funciones disponibles.
