當(dāng)前，世界上主要的工業(yè)大國(guó)都在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)，而現(xiàn)代工業(yè)的升級(jí)與激光技術(shù)密不可分。除了在生產(chǎn)加工方面發(fā)揮著巨大作用外，激光技術(shù)還在精確實(shí)時(shí)測(cè)量方面有著重要應(yīng)用，為電子產(chǎn)品尺寸、透明元器件曲率、汽車飛機(jī)等大型三維物體的振動(dòng)頻譜、軸承同心度、偏心度及振動(dòng)等提供精準(zhǔn)測(cè)量，大大提高了產(chǎn)品產(chǎn)量和生產(chǎn)效率。
要實(shí)現(xiàn)激光精確實(shí)時(shí)測(cè)量在工業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用，則離不開(kāi)各類激光傳感器的研發(fā)和推廣。眾所周知，現(xiàn)代制造業(yè)已經(jīng)是一個(gè)傳感器驅(qū)動(dòng)的世界，幾乎在所有的制造過(guò)程中，精確的實(shí)時(shí)測(cè)量在很大程度上依賴于傳感器。在引入光學(xué)技術(shù)后，傳感器朝著更快速、更精確、更可靠的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)測(cè)量方式相比，光學(xué)測(cè)量傳感器，尤其是激光測(cè)量傳感器因其非接觸且快速測(cè)量的能力在工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。其中最典型的應(yīng)用例子就是高精度的激光位移傳感器。
激光位移傳感器市場(chǎng)現(xiàn)狀
激光位移傳感器常用于長(zhǎng)度、距離、振動(dòng)、速度、方位等物理量的測(cè)量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測(cè)等。通過(guò)激光位移傳感器測(cè)量金屬薄片（薄板）的厚度變化，可以幫助發(fā)現(xiàn)皺紋、小洞或者重疊，避免機(jī)器發(fā)生故障；而在微小零件的位置識(shí)別、傳送帶上有無(wú)零件的監(jiān)測(cè)、機(jī)械手位置（工具中心位置）的控制等方面的應(yīng)用，則可以確保設(shè)備、產(chǎn)線的高效運(yùn)轉(zhuǎn)；在灌裝產(chǎn)品線上，可利用激光束反射表面的擴(kuò)展程序來(lái)精確的識(shí)別灌裝產(chǎn)品填充是否合格，在監(jiān)測(cè)數(shù)量的同時(shí)也能保證灌裝質(zhì)量。此外，在絕對(duì)距離測(cè)量、相對(duì)位移測(cè)量、遠(yuǎn)程振動(dòng)測(cè)量或振動(dòng)頻譜測(cè)量、輪廓檢測(cè)、厚度測(cè)量、曲率測(cè)量、透明物體的厚度測(cè)量等方面，激光位移傳感器都有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。
據(jù)數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)通用激光位移傳感器市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)120億，且每年保持20％的增速，但99.87％的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)被國(guó)外廠商占據(jù)，我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成商雖然對(duì)該器件的認(rèn)知率超過(guò)95％以上，但由于價(jià)格昂貴、適配困難等原因，實(shí)際使用率不足10％。
激光位移傳感器介紹
目前已有很多技術(shù)能實(shí)現(xiàn)精確的光學(xué)位移測(cè)量，而工業(yè)化的激光位移傳感器一般采用激光三角測(cè)量法和激光回波分析法兩種方法，此外還可利用彩色共焦和干涉測(cè)量原理進(jìn)行精確的位移測(cè)量。此外，激光位移傳感器也被用來(lái)進(jìn)行非接觸振動(dòng)測(cè)量。但對(duì)于特定的測(cè)量條件和測(cè)量要求，以上方法都各有缺陷。
對(duì)激光位移傳感器而言，激光三角測(cè)量法適用于高精度、短距離的測(cè)量，激光回波分析法則用于遠(yuǎn)距離測(cè)量。在當(dāng)前的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中，通常采用三角測(cè)量法，這種方法最高線性度可達(dá)1um，分辨率可達(dá)到0.1um的水平。
激光三角法是一種由角度計(jì)算得到單點(diǎn)或多維的距離測(cè)量。通過(guò)鏡頭將可見(jiàn)紅色激光射向被測(cè)物體表面，經(jīng)物體反射的激光通過(guò)接收器鏡頭，被內(nèi)部的CCD線性相機(jī)接收，根據(jù)不同的距離，CCD線性相機(jī)可以在不同的角度下“看見(jiàn)”這個(gè)光點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)角度及已知的激光和相機(jī)之間的距離，數(shù)字信號(hào)處理器就能計(jì)算出傳感器和被測(cè)物體之間的距離。
