WORLD OF INDUSTRIES 07/2018 (CN)

激 光 三 角 测 量 : 点 到 点
AUTOMATION
光 学 测 量 技 术 在 提 高 制 造 和 检 测 过 程 的 自 动
化 方 面 发 挥 着 重 要 作 用 。 大 多 数 现 代 激 光 三
角 测 量 技 术 能 够 实 现 以 高 精 度 快 速 可 靠 地 测
量 制 造 元 件 及 其 测 量 点 。 测 量 数 据 通 常 实 时
可 用 , 并 可 用 于 自 动 校 正 和 生 产 过 程 控 制 。
经 过 优 化 的 工 艺 可 提 高 产 品 质 量 , 降 低 原 材 料 和 能 源 消 耗
量 , 从 而 最 大 限 度 地 降 低 生 产 成 本 。 凭 借 其 多 样 化 的 精 密 、
高 速 光 学 位 移 和 距 离 测 量 传 感 器 , 德 国 米 铱 (Micro-
Epsilon) 多 年 来 一 直 在 非 接 触 式 测 量 技 术 市 场 中 处 于 领 先 地
位 。 三 角 测 量 原 理 指 的 是 在 各 种 材 料 表 面 上 采 用 不 同 技 术 测
量 距 离 : 使 用 激 光 点 测 量 位 移 、 距 离 和 位 置 , 以 及 使 用 激 光
线 测 量 轮 廓 或 间 隙 。 无 论 这 些 技 术 有 多 么 不 同 , 其 特 点 都 在
于 高 精 度 、 高 速 度 和 可 靠 性 的 结 合 。
激 光 点 传 感 器
激 光 三 角 测 量 原 理 基 于 简 单 的 几 何 关 系 。 激 光 二 极 管 将 激 光
束 传 输 到 测 量 对 象 上 , 而 镜 头 则 将 反 射 光 线 聚 焦 到 CCD/CMOS
阵 列 上 。 与 测 量 对 象 的 距 离 可 以 通 过 激 光 二 极 管 、 目 标 物 体
作 者 :Erich Winkler, 德 国 米 铱 测 量 技 术 有 限 公 司 传 感 器 产 品 经 理
上 的 测 量 点 和 CCD 阵 列 上 的 投 影 之 间 的 三 点 关 系 来 确 定 , 测
量 分 辨 率 可 以 达 到 微 米 以 下 。 除 模 拟 接 口 外 , 还 可 以 使 用 数
字 接 口 直 接 连 接 现 有 环 境 。 具 有 数 字 接 口 的 传 感 器 通 过 外 部
PC 配 置 。
基 于 激 光 的 光 学 位 移 传 感 器 使 用 非 常 小 的 光 斑 从 距 离 目 标
的 较 远 处 进 行 测 量 , 以 实 现 在 极 小 部 件 上 的 测 量 。 较 大 的 测
量 距 离 还 能 够 实 现 对 诸 如 热 金 属 等 难 于 测 量 的 目 标 表 面 进 行
测 量 。 非 接 触 原 理 可 实 现 无 磨 损 测 量 , 因 为 传 感 器 不 会 与 目
标 发 生 任 何 物 理 接 触 。 此 外 , 激 光 三 角 测 量 原 理 非 常 适 用 于
要 求 高 精 度 和 高 分 辨 率 的 快 速 测 量 。
需 要 在 最 小 设 计 范 围 内 进 行 快 速 、 高 精 度 测 量 的 一 个 例 子
便 是 自 动 拾 取 和 放 置 机 器 。 在 这 一 领 域 , 激 光 点 传 感 器 在 微
小 元 件 的 质 量 控 制 方 面 展 示 出 无 比 优 势 , 因 为 这 些 必 须 确 保
正 确 的 面 朝 上 , 并 处 于 适 当 的 位 置 和 高 度 。 其 他 挑 战 还 包 括
检 测 元 件 的 更 小 IC 引 脚 , 以 检 查 其 是 否 定 位 在 相 对 于 电 路 板
的 正 确 距 离 。 这 些 引 脚 稍 后 可 以 连 接 到 电 路 板 。 为 了 保 证 正
确 的 焊 接 ,IC 引 脚 和 电 路 板 之 间 的 距 离 不 能 太 大 。 所 谓 的 “
共 面 性 ” 显 示 所 有 引 脚 是 否 处 于 同 一 平 面 , 因 此 被 认 为 是 必
须 使 用 高 精 度 测 量 技 术 进 行 检 查 的 关 键 要 素 。 传 感 器 的 激 光
束 扫 描 引 脚 , 从 而 部 件 在 三 角 测 量 位 移 传 感 器 上 获 得 引 导 。
在 计 算 距 离 值 之 后 , 传 感 器 确 定 是 否 应 该 处 置 或 移 除 部 件 。
对 测 量 技 术 的 要 求 十 分 高 , 因 为 不 仅 零 件 非 常 小 , 而 且 十 分
重 要 的 一 点 是 , 从 光 亮 表 面 到 哑 光 表 面 的 变 化 十 分 快 速 。 引
脚 由 闪 亮 的 金 属 组 成 , 而 电 路 板 则 具 有 哑 光 表 面 。 因 此 , 传
感 器 中 的 接 收 器 元 件 频 繁 交 替 暴 露 于 强 反 射 和 弱 反 射 之 间 ,
这 便 是 经 过 优 化 的 optoNCDT 1420 激 光 传 感 器 所 需 执 行 的 任
务 。 自 动 目 标 补 偿 (ATC) 功 能 可 快 速 控 制 不 同 的 反 射 , 因
此 可 得 到 平 滑 的 高 频 曲 线 距 离 信 号 。
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