Hãy xem những chiếc xe tự lái phát hiện được những trở ngại phía trước, những robot công nghiệp nắm bắt các bộ phận trên dây chuyền lắp ráp chính xác như thế nào, hoặc các hệ thống nhà thông minh điều chỉnh ánh sáng dựa trên vị trí của bạn như thế nào.Tất cả những điều kỳ diệu công nghệ này đều dựa trên một thành phần quan trọng là cảm biến khoảng cách.Bài viết này khám phá khoa học đằng sau các công cụ đo lường này, từ các nguyên tắc cơ bản đến các ứng dụng thực tế.
Cảm biến khoảng cách đo khoảng cách giữa một vật thể và cảm biến.một nguồn ánh sáng nội bộ (LED hoặc đèn diode laser) phát ra một chùm tia phản xạ từ đối tượng mục tiêu. Máy tiếp nhận ánh sáng của cảm biến (PSD hoặc CMOS) thu thập ánh sáng phản xạ này, sau đó xử lý và chuyển đổi dữ liệu quang học thành các phép đo khoảng cách.
Hai phương pháp đo lường chính thống trị lĩnh vực này: phương pháp tam giác và kỹ thuật thời gian bay (TOF).
Cách tiếp cận này sử dụng các nguyên tắc tam giác hình học. Một chùm ánh sáng phản xạ ra khỏi mục tiêu và tập trung thông qua một ống kính vào một thụ thể quang (PSD hoặc CMOS). Khi khoảng cách của vật thể thay đổi,vị trí của sự phản xạ thay đổi trên thụ thểBằng cách phân tích sự thay đổi vị trí này với các tham số hình học đã biết (khoảng cách nguồn - máy thu, độ dài tiêu cự của ống kính), hệ thống tính toán khoảng cách chính xác.
Các cảm biến kim loại-oxit-bộ bán dẫn bổ sung sử dụng các mảng pixel để phát hiện cường độ ánh sáng ở mỗi điểm.Các hệ thống này xác định vị trí phản xạ với độ chính xác đặc biệt, cho phép đo lường ở mức micron lý tưởng cho kiểm soát chất lượng và sản xuất chính xác.
Các máy dò vị trí nhạy cảm tạo ra các tín hiệu tương tự tương ứng với vị trí điểm ánh sáng.Trong khi cung cấp thời gian phản hồi nhanh hơn CMOS, các cảm biến PSD trao đổi một số độ chính xác đo lường cho tốc độ làm cho chúng phù hợp với các quy trình công nghiệp năng động.
Các cảm biến TOF tính khoảng cách bằng cách đo thời gian đi lại của ánh sáng giữa phát xạ và phản xạ.Các hệ thống này thường sử dụng laser xung hoặc đèn LED kết hợp với mạch thời gian chính xác.
Cách tiếp cận này điều chỉnh chùm tia laser liên tục và đo sự khác biệt pha giữa sóng đi và sóng trở lại.mặc dù với phạm vi hoạt động hạn chếCác ứng dụng bao gồm lập bản đồ địa hình và khảo sát kiến trúc nơi độ chính xác milimet quan trọng.
Bằng cách tính thời gian của xung laser rời rạc, các hệ thống này vượt trội trong các phép đo khoảng cách dài với khả năng chống nhiễu vượt trội.Khả năng tầm xa của chúng có lợi cho các ứng dụng như định vị xe tự động và giám sát công nghiệp quy mô lớn.
Mặc dù cả hai đều đo mối quan hệ không gian, nhưng các loại cảm biến này phục vụ các mục đích khác nhau.Các cảm biến dịch chuyển chuyên đo lường vi mô (thang đo micromet) trên khoảng cách ngắn (milimet đến centimet), rất quan trọng đối với kỹ thuật chính xác và công nghệ nano.phục vụ các ứng dụng rộng hơn từ robot đến cơ sở hạ tầng thông minh.
Chọn cảm biến khoảng cách phù hợp đòi hỏi phải đánh giá một số thông số:
Các ứng dụng hiện đại trải dài trên nhiều ngành công nghiệp:
Khi tự động hóa thâm nhập vào cuộc sống hiện đại, các cảm biến khoảng cách đóng vai trò là những yếu tố cơ bản giúp chuyển đổi các hệ thống cơ khí thành các mạng thông minh.Hiểu được các nguyên tắc hoạt động và tiêu chí lựa chọn của họ cho phép các kỹ sư thực hiện các công nghệ này một cách hiệu quả, thúc đẩy đổi mới trong vô số các ứng dụng.
Người liên hệ: Mrs. Anna
Tel: 18925543310
Vietnamese
