激光位移傳感器厚度測(cè)量需要考慮哪些因素？

2022-05-09 瀏覽量：796

如果對(duì)兩個(gè)非接觸式激光位移傳感器的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)估，就可以確定物體的厚度。然而，厚度測(cè)量的準(zhǔn)確性是由許多重要的因素決定的，而不僅僅是線(xiàn)性，非接觸式激光三角測(cè)量位移傳感器可用于測(cè)量距離、運(yùn)動(dòng)和尺寸。如果兩個(gè)不同的激光位移傳感器的測(cè)量值一起評(píng)估，可以確定物體的厚度。通常，用戶(hù)期望的厚度測(cè)量精度僅基于數(shù)據(jù)表傳感器的線(xiàn)性度和分辨率語(yǔ)句。然而，更多的因素，通常不考慮可能導(dǎo)致的厚度測(cè)量誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些數(shù)值，往往是一個(gè)數(shù)量級(jí)更大。因此，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)厚度的準(zhǔn)確、準(zhǔn)確的表述，需要考慮這些因素。

傳感器對(duì)準(zhǔn)

必須特別注意安裝在對(duì)方對(duì)面的兩個(gè)傳感器的對(duì)準(zhǔn)，不允許傳感器相對(duì)于目標(biāo)物體不對(duì)齊、傾斜。例如，當(dāng)偏差為1mm，傾斜度為2°時(shí)，厚度測(cè)量誤差為35m。在目標(biāo)厚度為10 mm的情況下，這一誤差增加到41μm。

同步

為了避免因目標(biāo)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的干擾，兩個(gè)傳感器必須完全同步，以便它們同時(shí)在目標(biāo)的相反點(diǎn)執(zhí)行測(cè)量。如果不進(jìn)行同步，則會(huì)產(chǎn)生不準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。例如，如果在不同的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，目標(biāo)或傳感器力學(xué)的微振動(dòng)將導(dǎo)致厚度測(cè)量誤差。例如，如果1mm的振動(dòng)幅度發(fā)生在20 Hz的頻率上，當(dāng)目標(biāo)通過(guò)激光傳感器時(shí)，對(duì)于傳感器1和傳感器2之間僅1ms的延時(shí)測(cè)量，就會(huì)產(chǎn)生125 m的偏差！

傳感器測(cè)量距離的定位

安裝傳感器時(shí)必須考慮到位置、測(cè)量范圍、厚度偏差和振動(dòng)。為了正確測(cè)量厚度，目標(biāo)必須始終位于傳感器的“測(cè)量范圍”內(nèi)。如果目標(biāo)在任何時(shí)候超出測(cè)量范圍，這可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的測(cè)量。特別是，在對(duì)傳感器進(jìn)行定位時(shí)，必須仔細(xì)考慮任何特殊的操作條件，如啟動(dòng)、停止或速度變化。

激光傳感器的布置

在指定目標(biāo)的運(yùn)行方向之前，不應(yīng)安裝非接觸式激光位移傳感器。通過(guò)這種方法，可以獲得較高的厚度測(cè)量精度和較小的目標(biāo)表面偏差。如果傳感器安裝不當(dāng)，激光束路徑也會(huì)出現(xiàn)陰影。

傳感器的安裝

除了上述對(duì)傳感器定位和對(duì)準(zhǔn)的要求外，激光傳感器還應(yīng)使用一個(gè)機(jī)械和熱穩(wěn)定的傳感器安裝架。安裝機(jī)構(gòu)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離過(guò)程或機(jī)器振動(dòng)，用O型框架安裝比使用C型框架更穩(wěn)定。

在精密厚度測(cè)量中，安裝材料的熱膨脹往往被忽略為一個(gè)大誤差的來(lái)源。因此，選擇盡可能低熱膨脹系數(shù)的材料是非常重要的。例如，在典型鋁型材或不銹鋼擠壓型材上安裝傳感器，其熱膨脹系數(shù)為16 ppm/K，實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，環(huán)境溫度變化5°C即可使傳感器移動(dòng)超過(guò)80m！相反，使用標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的安裝框架，其熱膨脹系數(shù)通常為1.2ppm/K，使其降低到6m。專(zhuān)家因此可以將這一誤差再減少一半。

激光傳感器的測(cè)量速率

大多數(shù)測(cè)厚應(yīng)用要么在被測(cè)物體快速移動(dòng)的過(guò)程質(zhì)量控制環(huán)境中，要么在“部件檢測(cè)”機(jī)器中，其中物體是靜態(tài)的，激光傳感器在盡可能短的周期內(nèi)掃描零件。在這兩種情況下，必須將激光測(cè)量速度與所需的空間分辨率或周期時(shí)間相匹配。更快的測(cè)量速率并不總是更好的，因?yàn)楫?dāng)使用高速測(cè)量速率時(shí)，激光傳感器的精度可能會(huì)在難以測(cè)量的表面上受到影響。

因此，選擇盡可能低的激光測(cè)量速度，以滿(mǎn)足所需的空間分辨率或周期時(shí)間，將使激光傳感器能夠接收盡可能多的反射光，從而實(shí)現(xiàn)更的測(cè)量。

傳感器緊湊性

對(duì)于可安裝傳感器的空間有限或受限的厚度測(cè)量任務(wù)，傳感器的大小至關(guān)重要。非接觸式激光位移傳感器現(xiàn)在有非常緊湊的尺寸，盡管有一個(gè)完全集成的控制器。

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