Почему лазерный датчик подходит для точных измерений?

Вы когда-нибудь посещали электронный завод или наблюдали за производством автомобильных компонентов? В таких условиях крайне важна точность. Ошибка всего в несколько десятых миллиметра, например, может сделать всю сборку неработоспособной. Лазерные датчики стали весьма популярными для точных измерений во многих отраслях. Но что делает лазерные датчики настолько точными? Конечно, помимо электроники, лазерным датчикам доверяют и другие отрасли, такие как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и другие сектора высокоточной инженерии. Давайте рассмотрим, как лазерные датчики становятся незаменимыми инструментами точных измерений лазерный датчик характеристики и реальная производственная работа.

Основы лазерной световой технологии

Прежде всего, лазерному датчику необходим лазер, и именно здесь закладывается точность —лазерный свет отличается от света лампочки или светодиода. Обычный свет распространяется широко и рассеянно. Например, если человек направит фонарик через комнату, луч света будет расширяться, становясь больше и слабее по мере удаления от источника света. Лазерный же свет является монохроматическим и коллимированным. Это означает, что луч имеет одну длину волны, по сути один цвет, и не расширяется и не теряет фокус на расстоянии. Это значительное преимущество при измерениях.

При использовании лазерного датчика он направляет сфокусированный луч света на объект измерения. Это означает, что луч точно попадёт в точку измерения, а результат не будет содержать размытости или «нечёткости». Например, на заводе по производству смартфонов рабочие должны проверить, идеально ли выровнено стекло экрана относительно корпуса телефона. Лазерный датчик может точно измерить расстояние до точки на краю стекла экрана и определить зазор между экраном и корпусом с точностью до 0,001 мм. В сравнении обычные датчики, такие как некоторые фотоприёмники, имеют более широкий луч, охватывающий как экран, так и корпус, и выдают приблизительное, неточное значение.

LUOSHIDA специализируется на датчиках, и при проектировании лазерных датчиков они всегда это учитывают. Например, в серии LCD-XXYYYAB они заявляют о предоставлении сфокусированного лазерного луча для детектирования на расстояниях от 30 до 100 мм (а в некоторых моделях ещё дальше — обозначено как "M"). В зависимости от модели диаметр луча можно регулировать от 3 мм до 50 мм. Это означает центрированное и точное обнаружение даже мелких деталей на расстоянии. Такая фокусировка гарантирует, что каждое измерение основано именно на том участке, который вам важен, а не на большой области, которая может включать ненужные детали.

Еще одно важное преимущество лазерного света заключается в его стабильности. Датчики могут определять расстояние и размеры на основе того, как лазерный луч отражается после попадания в целевой объект (это методы измерения времени прохождения сигнала и триангуляции). При определении расстояния и размеров не будет необходимости в догадках. Если бы длина волны лазера изменялась, датчики испытывали бы затруднения при измерении расстояния. Стабильный лазер означает, что каждое отражение возвращает одинаковое значение, что имеет решающее значение при измерении металлического листа детали автомобиля. Если толщина составляет 0,01 мм и является слишком малой, это может поставить под угрозу прочность детали.

Устойчивость к внешним помехам

*Эффективность измерительного инструмента зависит не только от его конструкции, но и от того, насколько хорошо он работает в загрязненных условиях реального производства. На производственных участках много предметов, которые могут мешать работе датчиков —свет, пыль, вибрации и даже электромагнитные поля, создаваемые сварочными инструментами и другим тяжелым оборудованием. Однако лазерные датчики устраняют эти проблемы и продолжают обеспечивать точные измерения даже в сложных условиях.*

*Когда речь заходит о световых помехах, стандартные фотоэлектрические датчики могут давать сбои на лазерном производстве при наличии верхнего освещения или солнечного света, проникающего через окна. Обычные датчики могут путать окружающий свет с выходным сигналом датчика и выдавать неточные измерения. Однако лазерные датчики излучают световой луч определённой длины волны и оснащены фильтрами, блокирующими другие источники света. Такие датчики могут работать в полностью освещённых цехах, «видя» только лазерный луч и «игнорируя» весь остальной фоновый свет. Например, на заводах по производству солнечных панелей рабочие измеряют толщину кремниевых пластин под мощным верхним освещением. Лазерные датчики способны «игнорировать» посторонний свет и точно измерять толщину пластины — всего 0,2 мм — даже в экстремальных условиях.*

Наконец, обратите внимание на электромагнитные помехи (EMI) — это «шум», создаваемый такими устройствами, как двигатели и сварочное оборудование. EMI похожи на радиопомехи при нахождении рядом с крупным бытовым прибором. Такие помехи также возникают в машинах со множеством внутренних схем и могут искажать их показания. Лазерные датчики, например от LUOSHIDA, проходят строгую проверку на соответствие стандартам по защите от EMI, таким как EN 61000-6-3:2007+A1:2011 и EN 61000-6-1:2007. Это означает, что датчики оснащены экранированием от EMI. В автомобильной промышленности сварочные роботы создают сильные электромагнитные помехи, однако лазерные датчики способны точно измерять зазор между двумя сваренными деталями без ложных показаний, обеспечивая бесперебойную работу производственной линии.

Пыль и влага также являются серьезными проблемами. В деревообрабатывающих и металлообрабатывающих цехах пыль распространяется повсеместно и может покрывать обычные датчики. Однако многие лазерные датчики оснащены защитными корпусами, а некоторые имеют прочную конструкцию с классом защиты IP67 или выше. В условиях токарной обработки, где летят металлические опилки, важно использовать лазерные датчики, обеспечивающие чистоту линзы и точность измерений.

Адаптация к различным задачам лазерных измерений

В отличие от многих других измерительных инструментов, лазерные датчики можно точно настраивать и адаптировать под конкретные потребности и задачи измерения. Это особенно важно для предприятий, работающих с широким спектром компонентов — от небольших электронных устройств до крупных металлических деталей. Лазерные датчики способны с одинаковой точностью измерять расстояние, толщину, соосность и даже текстуру поверхности.

Возьмём, к примеру, электронную промышленность. При сборке ноутбука рабочие должны устанавливать мелкие компоненты (например, резисторы, размер которых меньше зёрнышка риса) на печатную плату. Лазерный датчик может измерять высоту компонента после его установки. Если компонент находится выше определённого уровня, это означает, что он припаян неправильно. Такой лазерный датчик позже в процессе производства может измерять расстояние между клавиатурой и экраном ноутбука, чтобы убедиться в правильности их закрытия. Лазерные датчики LUOSHIDA имеют регулируемый диапазон обнаружения (от 30 мм до 100 м, в зависимости от модели) и различные выходные функции (NPN, PNP, AC или реле AC/DC), что позволяет настраивать их для выполнения различных функций.

Еще одной отраслью, требующей высокой точности, является производство медицинских устройств. Изготовление хирургических инструментов и помп для инсулина требует такой высокой точности, что ошибка в толщину волоса (~0,05 мм) недопустима. Лазерные датчики проверяют, что диаметр шприцов и игл составляет 0,3 мм, и не отличается ни в большую, ни в меньшую сторону. Производство медицинских устройств требует чистых помещений, а небольшие размеры лазерных датчиков (большинство из них круглые или квадратные и легко размещаются в небольших чистых комнатах) являются преимуществом.

Даже точное земледелие требует внедрения таких решений. Например, на заводах по производству автоматических сеялок лазерные датчики проверяют, чтобы отверстия в сеялке были нужного размера — не слишком большими (чтобы семена не выпадали) и не слишком маленькими (чтобы семена не застревали). Компания Chenwei Automation, дистрибьютор датчиков LUOSHIDA, сотрудничает с клиентами для создания индивидуальных лазерных датчиков для таких задач, как контроль размера семян. Это означает, что один правильно настроенный лазерный датчик способен с высокой точностью выполнять множество измерительных операций. Другие датчики не нужно адаптировать под разные применения.

Надежное качество обеспечивает стабильность и постоянную точность со временем

То, что датчик обладает высокой точностью, не обязательно означает, что вам нужен только один хороший результат измерения, но поддержание точного показания лазерного датчика в течение длительного времени при интенсивном использовании остаётся непростой задачей. Это связано с тем, что по сравнению с более продвинутыми и дорогими лазерными датчиками, недорогие датчики рассчитаны на работу не более чем неделю в оптимальном режиме, после чего их точность измерений становится нестабильной, и для этого достаточно лишь затемнения лазера и/или износа электронных схем.

Компания LUOSHIDA сертифицирована по стандарту ISO 9001:2015, что подтверждает полное и постоянное качество во всех сертифицированных областях производства ЛАЗЕРОВ, датчиков и сборки датчиков. Датчики, не содержащие вредных веществ, обладают более стабильной ценностью и качеством благодаря сертифицированной электронике, что позволяет избежать наличия свинца, вызывающего коррозию схем и смещение точности измерений; датчики без свинца в цепях не подвержены коррозии со временем и не теряют точность настройки.

Поговорим о гарантиях и поддержке. Большинство лазерных датчиков поставляются с гарантией сроком около двух лет, и LUOSHIDA относится к их числу. Это означает, что компания доверяет точности своей продукции. Если в течение этого времени один из датчиков выйдет из строя, они бесплатно отремонтируют или полностью заменят его. Это особенно важно для предприятий, работающих круглосуточно, например, для фабрик по производству полупроводников. Вы не можете остановить производство из-за потери точности датчика, а надежная гарантия означает, что резервные датчики уже находятся на складе.

Также важным фактором является долговечность лазерных датчиков. Эти датчики могут быть заключены в прочные материалы, такие как алюминий, или содержать внутренние компоненты, способные выдерживать экстремальные температуры (80 °C и выше). В печи для оплавления, используемой в электронике, датчик может находиться очень близко к оборудованию и при этом не терять точность при измерении печатных плат. В отличие от обычных датчиков, которые плавятся и теряют калибровку при экстремальных температурах, надежные лазерные датчики продолжают работать и выполнять свои измерительные функции.

Со временем надежность окупается. Лазерный датчик LUOSHIDA, который, по словам пользователей, сохраняет точность в течение 3–5 лет, означает, что еженедельная перекалибровка больше не требуется. Отсутствие необходимости заменять датчики каждые пару месяцев также снижает простои. Эта стабильность обеспечивает одинаковое качество каждого произведенного изделия и высокие стандарты точности. Не будет больше «хороших партий» и «плохих партий» из-за нестабильной работы датчика.