CNC Soft & Hard  Комплектующие для станков с ЧПУ

Оптические триангуляционные датчики

Компания «НПФ Геолаб» занимается разработкой и производством компонент для автоматизации технологических установок. Одним из направлений деятельности компании является разработка и производство интелектуальных оптических датчиков для измерения расстояний до объекта и измерений формы обьекта.

Принцип работы

• Геометрических величин: длины, ширины, высоты, толщины, профиля, плоскостности;
• Уровня жидкостей и сыпучих материалов;
• Определение положения прогиба петли, боковых кромок на прокатном столе или между клетьми (полоса или брусок), передней и задней кромки плиты или бруса на обрубочных ножницах;

С помощью набора датчиков можно решать задачи автоматизации управления производственными комплексами.

В основу работы датчика положен принцип оптической триангуляции. Излучение полупроводникового лазера (1) (см. рисунок) фокусируется объективом (2) на объекте (3). Рассеянное на объекте излучение объективом (4–5) собирается на CCD-линейке (6). Процессор (7) производит цифровую обработку сигналов и рассчитывает расстояние до объекта по положению изображения светового пятна на CCD-линейке.

Цифровая обработка увеличивает точность измерения, устраняет влияние бликов и фоновой засветки, увеличивает динамический диапазон детектирования, что позволяет детектировать сигнал в условиях сильного задымления и загрязнения окружающей среды. X - базовое расстояние , L – измерительный диапазон.

Оптическая схема измерения и фотография датчиков

Технические характеристики
Базовое расстояние, мм*	250
Диапазон, мм	100
Погрешность, мм	0,05
Разрешение, мм	0.04 – 0.08
Макс.частота, Гц	2500
Мощность и длина волны лазерного излучения	10 мВт, 658 нм
Интерфейс	Цифровой,RS485 (макс. 6 Мбит/с), USB, Ethernet
Напряжение питания	12 (9…18) или 24 (18…36)
Потребление, Вт	0,5
Класс защиты	IP67
Рабочая температура, (без сист. охлаждения)°С	–40…+85
Рабочая температура, (с сист. охлаждения)°С	–40…+2500
Габариты, мм	224x80x82
Вес, кг (без сист. охлаждения)	2,5

* При необходимости датчики могут изготавливаться с различными базовыми расстояниями.

Габариты и установка датчика

Габаритные и установочные размеры датчиков показаны на рис. Корпус датчика выполнен из анодированного алюминия. На передней панели корпуса расположены два окна: выходное, и входное, для приема излучения, отраженного от контролируемого объекта. На датчике установлен разъем M12 для подключения электропитания датчика и линий цифрового интерфейса. Для монтажа датчика предусмотрены крепежные отверстия.

Габариты корпуса датчика

Датчики безопасны в работе (стандарт лазерного оборудования ”Класс 2”). Процесс измерения производится бесперебойно, независимо от уровня пыли и пара, окружающей среды. Надёжное измерение производится как в случае изменения коэффициента отражения поверхности, так и в условиях повышенного паро- и дымовыделения. Алюминиевый фрезерованный корпус обеспечивает повышенную прочность датчика. Электронные и оптические узлы состоят из деталей повышенной надежности. При работе в условиях горячих цехов датчик поставляется с системой водяного и воздушного охлаждения.

SH31-LS1

На базе FPGA выполняется цифровая обработка фильтрации изображения и определение положения максимума по полувысоте.

Технические характеристики
ПЗС линейка	2048 точек
чувствительность ПЗС
Регулировка экспозиции	от 2мс до
Дискретизация ПЗС	16 бит
Частота обработки, измерений/сек	до 500
Тип лазера	650нм FP
Цифровое управление током лазера	14 бит
Максимальный ток лазера (mA)	200mA
Напряжение питания (V)	12-36
Потребление, не более (mA)
Интерфейс	RS-485
Частота интерфейса, мБит/с	1

SH31-LS2

Датчик предсатвляет собой развитие метода, в плане увеличения точности и повышения быстродействия датчика. В состав аппаратуры входит DSP (процессор цифровой обработки сигналов) выполняющий функцию фильтрации изображения и выделения положения максимума по полувысоте. Цифровая обработка позволяет выделять пик пятна лазерной засвети на фоне шумов и фоновой засветки (дневной свет). Цифровая фильтрация изображения позволяет уверенно выделять полезный сигнал даже в условиях, когда фоновая засветка в десятки раз превышает полезный сигнал. Дополнительно, введена возможность измерения углов наклона и ускорений в плоскости XY.

Датчик применяется в методике измерения жескости железнодорожного полотна под нагрузкой на скоростях до 70 км/ч.

Технические характеристики
ПЗС линейка	2048 точек
чувствительность ПЗС
Регулировка экспозиции	от 0.5мс до
Дискретизация ПЗС	16 бит
Частота обработки, измерений/сек	до 2500
Тип лазера	650нм FP
Цифровое управление током лазера	14 бит
Точночть измерения углов	0,0025
Максимальный ток лазера (mA)	200mA
Напряжение питания (V)	12-34
Потребление, не более (mA)
Интерфейс	RS-485
Частота интерфейса, мБит/с	1, 2, 3 и 6

SH31-LS3

Обеспечивает синхронное измерение методом оптической триангуляции по трем осям (три ПЗС линейки). Дополнительно, данная модель датчка комплектуется датчиками угла наклона (инклинометрами) и датчиками ускорения (акселерометрами). Суммарно, датик предоставляет полный набор первичных данных для прецизионного измерения расстояния до объекта бесконтактным методом в динамике. Две дополнительные линейки ПЗС используются для выставления горизонта между датчиками.

Датчик применяется в бесконтактной методике измерения жескости ж/д полотна под поездной нагрузкой.

Технические характеристики
ПЗС линейка	2048 точек
чувствительность ПЗС
Регулировка экспозиции	от 0.5мс до
Дискретизация ПЗС	16 бит
Частота обработки, измерений/сек	до 2500
Тип лазера	650нм FP
Цифровое управление током лазера	14 бит
Точночть измерения углов	0,0025
Максимальный ток лазера (mA)	200mA
Напряжение питания (V)	12-34
Потребление, не более (mA)
Интерфейс	RS-485
Частота интерфейса, мБит/с	1, 2, 3 и 6

Фотогалерея: лабораторные и полевые испытания