Рассмотрим, как автономные транспортные средства обнаруживают препятствия впереди, как промышленные роботы точно захватывают компоненты на конвейерах или как системы умного дома регулируют освещение в зависимости от вашего местоположения.Все эти технологические чудеса основаны на критическом компоненте - датчике расстояния.В этой статье рассматривается наука, лежащая в основе этих инструментов измерения, от фундаментальных принципов до практических применений.
Датчики расстояния измеряют пространство между объектом и самим датчиком.внутренний источник света (LED или лазерный диод) излучает луч, отражающийся от объекта-мишениФоторецептор датчика (PSD или CMOS) улавливает отраженный свет, затем обрабатывает и преобразует оптические данные в измерения расстояния.
В этой области доминируют две основные методологии измерений: триангуляция и методы времени полета (TOF).
Этот подход использует геометрические принципы триангуляции. Световой луч отражается от цели и фокусируется через линзу на фоторецепторе (PSD или CMOS).положение отражения смещается на рецептореАнализируя это изменение положения с помощью известных геометрических параметров (расстояние источник-приемник, фокусное расстояние объектива), система рассчитывает точное расстояние.
Дополнительные датчики металлического оксида и полупроводников используют пиксельные массивы для обнаружения интенсивности света в каждой точке.Эти системы определяют позиции отражения с исключительной точностью, что позволяет проводить измерения на уровне микронов, идеально подходящие для контроля качества и высокоточного производства.
Позиционные детекторы генерируют аналоговые сигналы, соответствующие расположению световых пятен.В то же время предлагая более быстрое время отклика, чем CMOS, датчики PSD обменивают некоторую точность измерений на скорость, что делает их подходящими для динамических промышленных процессов.
Датчики TOF вычисляют расстояние путем измерения времени светового пути между излучением и отражением.Эти системы обычно используют импульсные лазеры или светодиоды в сочетании с точными схемами времени.
Этот подход модулирует непрерывные лазерные лучи и измеряет фазовые различия между исходящими и возвращающими волнами.Хотя с ограниченным диапазоном действияПриложения включают топографическое картографирование и архитектурные исследования, где важно точность миллиметра.
Считывая длительность поездки дискретных лазерных импульсов, эти системы превосходят при измерениях на большие расстояния с превосходным сопротивлением помехам.их возможности для километрового радиуса действия приносят пользу таким приложениям, как навигация автономных транспортных средств и масштабный промышленный мониторинг.
Хотя оба измеряют пространственные отношения, эти типы датчиков служат различным целям.Датчики смещения специализируются на микроскопических измерениях (микрометровой шкале) на коротких расстояниях (от миллиметров до сантиметров)Длинные датчики работают в больших масштабах (от сантиметров до метров) с точностью до миллиметра.обслуживание более широких приложений от робототехники до умной инфраструктуры.
Выбор подходящих датчиков расстояния требует оценки нескольких параметров:
Современные приложения охватывают многочисленные отрасли:
Поскольку автоматизация пронизывает современную жизнь, датчики расстояния служат основными факторами, способствующими превращению механических систем в интеллектуальные сети.Понимание их принципов работы и критериев отбора позволяет инженерам эффективно применять эти технологии, стимулируя инновации в бесчисленных приложениях.
Контактное лицо: Mrs. Anna
Телефон: 18925543310
Russian
