Displacement sensors - Что это такое?

Для измерения расстояния используются различные датчики и устройства: оптические и ультразвуковые датчики, оптические сканеры, линейные и проволочные энкодеры. Такое разнообразие устройств измерений вызвано тем, что различные производственные задачи требуют различных технологий и принципов измерений.

Оптические датчики направляют световой пучок и принимают информацию об удаленности предмета. Оптические датчики расстояния представляют собой широкую номенклатуру приборов, среди которых выбрать нужную модель, порой, оказывается довольно сложно. Чтобы упростить задачу выбора правильного датчика расстояния, в первую очередь, необходимо определить два критерия: диапазон измерений и точность измерений. Все оптические датчики используют один из двух принципов: измерение времени прохождения луча (от объекта или рефлектора) или принцип геометрической триангуляции. Отсюда - разделение оптических датчиков на три подгруппы:

Если требуется датчик расстояния с высокой точностью измерений, до нескольких миллиметров или даже микрометров, ваш единственный выбор - датчик смещений (displacement sensors).

Displacement sensors (дословно "датчики сдвига, смещения") - это датчики, используемые в автоматизированных процессах производства для бесконтактного высокоточного измерения расстояния в диапазоне нескольких десятков миллиметров (от 24 до 700 мм) с максимальной точностью (до 2 мкм). Такие датчики измеряют профиль, диаметр и толщину объектов, контролируют рабочие процессы и выполняют функции контроля качества. В линейку датчиков расстояния SICK входят следующие серии: OD, OD HI, OD MAX, OD Value, Profiler.

Измерения в шкале ММ

Датчики расстояния SICK мгновенно фиксируют самые минимальные отклонения, извилины или неровности - даже в диапазоне мкм. Поэтому такие датчики особенно актуальны для производств, где высочайшее качество продукции ставится во главу угла, где безопасность устройства зависит от точности и ровности поверхности составляющих его компонентов. Другие сферы применения:

- контроль качества, тестирование продукции
- позиционирование объекта в процессе производства
- сортировка продукции.

Технология производства датчиков расстояния

Конструкция датчиков расстояния разработана для реализации двух задач, выполняемых датчиками: максимальная точность измерений и высокая скорость обработки данных при измерениях в диапазоне нескольких миллиметров. В конструкции датчиков расстояния SICK использован триангуляционный метод измерения (в оптических датчиках на большие расстояния используется метод измерения скорости возврата луча). Световой пучок направляется на поверхность тестируемого объекта (источником света может быть, например, лазерный диод). В корпусе датчика установлена оптика приемника, которая принимает отраженные лучи на светочувствительном элементе. В зависимости от положения отраженного луча и известной геометрии определяется расстояние до тестируемого объекта.

Оптика приемника: PSD, CMOS, CCD

Различают три типа оптика приемника датчика смещения: PSD, CMOS и CCD.

PSD - Position Sensitive Devector, это фотодиод со светочувствительным элементом в форме полоски. Коэффициент двух выходных токов указывает на положение луча на поверхности диода. Основные характеристики PSD технологии:

- относительно хорошее разрешение на однородных и размытых отражающих материалах
- недорогая экономичная технология изготовления
- портативность габаритных размеров датчиков
- относительно высокая скорость измерений
Поэтому PSD датчики рекомендуется применять для решения несложных задач, где стоимость является критичным моментом.

CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor, это высокоинтегрированный полупроводниковый компонент, состоящий из несколько "светособирающих" пикселей и схемы обработки данных. Положение тестируемого объекта определяется на основе распределения яркости света. Основные характеристики CMOS технологии:

- очень высокое разрешение и точность при работе с любыми материалами (матовыми, блестящими, светлыми и темными поверхностями)
- высокая надежность измерений даже при сильной контрастности (отсутствие "размытых" областей по сравнению с CCD технологией)
- высокая скорость измерений
- недорогое решение
- позволяет создавать сравнительно портативные корпуса датчиков
Т.о., CMOS датчики - это оптимальная технология оптических датчиков расстояния для решения сложных производственных задач.

CCD - Charge-Coupled Device, это полупроводниковый элемент из собранных в линию фотодиодов. Последовательное считывание данных о яркости позволяет определить местоположение светового луча. Преимущества CCD элемента:

- очень высокое разрешение и точность при работе с любыми материалами (матовыми, блестящими, светлыми и темными поверхностями)
- относительно высокая скорость измерений
- фотореалистическое сканирование света
Т.о., CCD технология идеально для цифровой фотографии.

Датчики расстояния SICK - как выбрать?

OD	Точность и быстрота измерений объектов с равномерной отражающей способностью
OD Hi	Точные измерения расстояния вне зависимости от характера поверхности тестируемого объекта
OD Max / OD Max Transparent	Высокоточные измерения расстояния вне зависимости от характера поверхности тестируемого объекта
OD Value	Точность, надежность и простота измерений малых расстояний при небольшой стоимости
Profiler	Линейный датчик для измерения профиля объектов