ブログ について 距離測定センサーとその応用に関するガイド

自律走行車で 目の前の障害物を 検知する方法や 製造ラインの部品を 機械が正確に把握する方法や スマートホームシステムで 位置に応じて照明を調整する方法について 考えてみてくださいこれらの技術的な奇跡は 重要な要素である 距離センサーに依存していますこの記事では,基本原理から実用的な応用まで,これらの測定ツールの背後にある科学を調査します.

距離センサーは,物体とセンサーそのものの間の距離を測定する.その動作は通常,次の順序に従います:内部光源 (LEDまたはレーザーダイオード) が標的物体から反射するビームを放出するセンサーの光受容器 (PSDまたはCMOS) は,反射された光を捕獲し,その後,光学データを処理し,距離測定に変換します.

この分野には,三角測定と飛行時間 (TOF) の2つの主要な測定方法が支配しています.

このアプローチは,幾何学的三角化の原理を使用する. 光束は標的から反射され,レンズを通して光受容器 (PSDまたはCMOS) に焦点を当てます. 物体の距離が変化するにつれて,光束は,物体からの距離を変化させる.反射の位置が受容体に変化するこの位置変化を既知の幾何学的パラメータ (源受信距離,レンズ焦点距離) で分析することで,システムは正確な距離を計算します.

補完的な金属酸化半導体センサーは ピクセル配列を使用して 各点の光の強度を検出しますこれらのシステムは,反射位置を例外的な精度で決定します.品質管理と精密製造に理想的なマイクロレベルでの測定を可能にします.

位置感知センサーは,光点位置に対応するアナログ信号を生成する.これらのシステムは,反射位置を計算するために,2つの出力信号 (AとB) を処理する.CMOSよりも速い応答時間を提供しながらPSDセンサーは,速度に対して一定の測定精度を交換し,動的な産業プロセスに適しています.

TOFセンサーは,放射と反射の間の光の往復時間を測定することによって距離を計算する.光速の定数値を考慮すると,経過した時間は直接距離に変換される.これらのシステムは,通常,精密タイムリング回路と組み合わせたパルスレーザーやLEDを使用します.

このアプローチは連続レーザービームを調節し,発信波と帰信波の相差を測定する.相位シフトが距離に比例しているため,非常に正確な測定が可能である.操作範囲が限られている応用には,ミリメートル精度が重要な地形地図と建築調査が含まれます.

離散レーザーパルスの往復期間を計測することで これらのシステムは 優れた干渉耐性を持つ 長距離測定に優れています自動運転車両のナビゲーションや大規模産業監視などのアプリケーションに.

両方とも空間関係を測定していますが これらのセンサータイプは異なる目的を持っています移動センサーは,短距離 (ミリメートルからセンチメートル) の微小測定 (マイクロメートルスケール) に特化したものです遠隔センサーは,より大きなスケール (センチメートルからメートル) で,ミリメートルレベルの精度で動作します.ロボット技術からスマートインフラストラクチャまで.

適切な距離センサーを選択するには,いくつかのパラメータを評価する必要があります.

• 測定範囲:センサーの性能を運用要件に合わせる
• 精度:許容値に適した技術を選択する
• 応答速度:ダイナミックな環境における迅速サンプル採取を優先する
• 環境への回復力温度,湿度,照明 の 条件 を 考慮 する
• 出力インターフェース:制御システム (アナログ/デジタル/ネットワーク) との互換性を確保する

現代の応用は多くの産業に及ぶ.

• 産業自動化物体検出,位置付け,次元分析
• ロボット障害物回避,ナビゲーション,操作
• 輸送:自動運転,衝突防止
• ロジスティックパッケージの分類,在庫管理
• スマート環境存在感知,適応式照明

自動化が現代生活に浸透するにつれて,距離センサーは機械システムをインテリジェントネットワークに変える基本的な機能として機能します.これらの技術を効果的に実装する技術者たちを力づける数え切れないほどのアプリケーションでイノベーションを推進します