¿Qué es un Sensor de Desplazamiento Láser?
Un sensor de desplazamiento láser un dispositivo que utiliza un láser para medir la posición y la distancia de un objeto.
Se irradia un rayo láser sobre la superficie del objeto y se detecta y mide el desplazamiento del objeto. Se puede realizar una medición del desplazamiento sin contacto y de gran precisión.
Otra característica del sistema es que es capaz de detectar a alta velocidad. Dado que el haz láser se irradia y la luz se detecta casi simultáneamente, el desplazamiento puede medirse de forma instantánea. Es adecuado para analizar movimientos y vibraciones a alta velocidad.
Aplicaciones de los Sensores de Desplazamiento Láser
Los sensores de desplazamiento se utilizan en diversas aplicaciones gracias a sus mediciones sin contacto y de alta precisión.
1. Deformación de Materiales y Análisis de Tensiones
Mediante la medición de desplazamientos y deformaciones diminutos cuando se aplica una fuerza a un objeto, se pueden evaluar las propiedades elásticas y la rigidez del material.
2. Análisis de Vibraciones de Estructuras como Edificios y Máquinas
La estabilidad y durabilidad de las estructuras puede evaluarse midiendo la frecuencia de vibración, los modos de vibración y los fenómenos de resonancia de los objetos. También desempeña un papel importante en la investigación a nanoescala.
Midiendo la vibración y el desplazamiento de materiales y dispositivos, pueden analizarse sus propiedades y principios de funcionamiento.
Principios de los Sensores de Desplazamiento Láser
El principio de medición del sensor de desplazamiento láser utiliza la triangulación. Los componentes principales son el emisor de luz y el receptor, con el emisor de luz formado por un emisor de luz y una lente emisora de luz y el receptor formado por un sensor de imagen lineal y una lente emisora de luz. Estos componentes se utilizan para inspeccionar el objeto y detectar el desplazamiento con gran precisión.
En primer lugar, la lente de proyección enfoca la luz procedente del elemento de proyección y la proyecta sobre el objeto. El objeto refleja la luz y ésta llega al sensor de imagen lineal a través de la lente receptora de luz de la parte receptora de luz. Esto crea un punto de luz en el sensor de imagen lineal, que detecta la posición del objeto.
Cuando el objeto se mueve, el punto de luz en el sensor de imagen lineal se mueve, y el desplazamiento del objeto se detecta mediante la detección de la cantidad de movimiento. Además de los sensores de imagen lineales, también puede utilizarse un elemento sensor de posición denominado PSD (Position Sensitive Device).
Tipos de Sensores de Desplazamiento Láser
Los sensores de desplazamiento láser están disponibles en una gran variedad de productos, los más comunes de los cuales son para medición dimensional, de desplazamiento y de forma.
1. Para la Medición Dimensional
Este producto se utiliza para mediciones dimensionales en estado estacionario, como mediciones de espesor, mediciones de pasos, mediciones de diámetro interior y exterior, etc. La distancia a la superficie de referencia y la distancia a la superficie de medición se miden y la diferencia se emite como una dimensión.
2. Para la Medición de Desplazamiento
Los sensores láser de desplazamiento se utilizan para mediciones dinámicas, como la medición de la amplitud de un objeto en vibración o la excentricidad de un objeto en rotación. La distancia al punto de medición se mide en un ciclo de muestreo fijo, y el desplazamiento se calcula a partir de los valores máximo y mínimo y se emite como valor de desplazamiento.
3. Para la Medición de Formas
Estos miden la planitud de una superficie o la curvatura de una superficie curva. La distancia se mide en varios puntos y la forma del campo de medición se emite a partir de las coordenadas y los valores medidos de los puntos de medición. Por este motivo, suelen disponer de un mecanismo de accionamiento.
Cuando el cabezal del sensor está montado sobre un mecanismo de accionamiento, es menos rígido que un cabezal de sensor estacionario y, por lo tanto, es más susceptible a perturbaciones como las vibraciones. En el caso de las mediciones de alta precisión, el cabezal del sensor suele estar montado en un soporte fijo rígido y es movido por el objeto de medición.
Más Información sobre los Sensores de Desplazamiento Láser
Precisión de los Sensores de Desplazamiento Láser
La precisión de los sensores de desplazamiento láser depende de las características del sensor y del entorno externo. La precisión se calcula teniendo en cuenta no sólo la resolución, sino también la linealidad, las características de temperatura y todos los demás factores.
Si la resolución es ±1 µm, la linealidad es ±0,2% F.S (rango de medición 20 mm) y las características de temperatura son ±0,08% F.S/°C (rango de temperatura de medición 1°C), la linealidad es 20 mm x 0,1% = 0,02 mm y las características de temperatura son 20 mm x 0,08 % = 0,016 mm. La suma de estos valores da una precisión de medición de ±0,037 mm. Por lo tanto, no es posible realizar mediciones en micras.
Así pues, aunque la resolución sea alta, no es posible realizar mediciones precisas si la linealidad o las características de temperatura son deficientes. Para una medición de alta precisión, es preferible utilizar un sensor con un rango de medición pequeño y una buena linealidad, y medir en un entorno sin variaciones de temperatura.
También es necesario seleccionar un sensor que se ajuste al estado del objeto que se va a medir, ya que el valor medido puede variar en función del estado de la superficie del objeto.