{ + Chia sẻ } Cảm biến Laser | Những điều bạn cần biết

Cảm biến laser là gì ? Trong cuộc sống thường nhật hiện nay có rất nhiều công cụ mới nhằm đáp ứng nhu cầu hiện đại hóa của con người. Các sản phẩm được thiết kế để đạt mức tiện dụng tối ưu nhưng lại cho kết quả chính xác. Ngay cả việc đo đạc trước đây người ta thường dùng các loại thước phổ thông như thước lá, thước dây hiện đại hơn là thước kẹp.

Đặc điểm của chúng là con người phải trực tiếp đo và kết quả cho không quá chính xác có sai số khá lớn. Hiện nay phương pháp đo bằng cảm biến Laser đã bổ xung để hoàn thiện được những khuyết điểm trên. Vậy Uniduc sẽ tìm hiểu về đo khoảng cách bằng Laser trong bài viết dưới đây

Loại cảm biến laser được sử dụng rộng rãi tiếp theo hầu như bạn có thể tìm thấy ở bất cứ đâu chính là cảm biến laser phát hiện vật cản, loại cảm biến này có thể sử dụng như một cảm biến tiệm cận để phát hiện các vật thể đang tiến lại gần vùng đặt cảm biến.

Laser là gì ?

Lser (hay tia laze) có thể được xem là một trong những bước tiến lớn của ngành khoa học công nghệ, nó góp mặt vào rất nhiều ứng dụng công nghệ cao giúp giải quyết các công việc của con người một cách dễ dàng hơn.

Trong rất nhiều ứng dụng của laser thì cảm biến laser là một trong những thiết bị được sử dụng khá rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt là trong tự động hóa, nó giúp thực hiện công việc một cách đơn giản hơn tiết kiệm chi phí và công sức của con người. Để hiểu rõ hơn về cảm biến tia laser cũng như ứng dụng của nó mời bạn tham khảo thêm trong bài viết dưới đây.

Tia laser là gì ?

Tia laser (viết tắt của Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) là một chùm tia sáng được tạo thành bởi các tia sáng có cùng một bươc sóng được khuếch đại cường độ và có tính định hướng cao giúp nó có thể truyền được rất xa trong môi trường.

 Tia laser được phát ra bởi một bộ phát xạ kích thích với công dụng chính là làm tăng cường độ sáng, giúp các tia laser mạnh hơn và có thể truyền đi xa hơn.

Các loại tia laser

Trong mọi loại tia laser thì chúng đều được xếp vào 4 loại sau đây. Với mỗi loại có khoảng cáh đo khác nhau và ứng dụng cũng khác nhua. Mình cùng đi vào từng loại nhé.

 Laser rắn 

Hiện nay có khoảng 200 chất rắn có thể làm môi trường hoạt chất laser, ví dụ như: vật liệu thủy tinh, thủy tinh thể… Loại laser có ứng dụng cao phổ biến hiện nay và được tìm ra đầu tiên là laser ruby. 

Laser lỏng 

Chất lỏng mà được sử dụng làm môi trường hoạt chất được gọi là laser lỏng. Laser xung nhuộm là ví dụ cơ bản cho loại laser này, chúng sử dụng thuốc nhuộm hữu cơ để làm môi trường hoạt chất. 

Laser khí

 Loại laser trong đó dòng điện được phóng qua trong một môi trường chất khí được sử dụng làm môi trường hoạt chất thì được gọi là laser khí. Đây là loại laser được ứng dụng trong trường hợp đòi hỏi ánh sáng laser có độ kết dính và chùm sáng cao

Laser bán dẫn

Hay còn gọi là laser diot và đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống như: đọc đĩa Compact, máy in laser, làm bút chỉ bảng, máy chống trộm, …

Cảm biến laser

Khái niệm hàng trăm, triệu năm ánh sáng cũng có thể cho thấy tác dụng của thước đo laser này. Chúng có thể đo được những khoảng cách rất lớn mà những thước đo cơ bản không thể đo được.

Cảm biến laser phát hiện vật cản có ý nghĩa rất quang trọng trong các ngành công nghiệp tự động hóa như công nghệ lái, dừng, đỗ ô tô tự động, đóng vai trò như “mắt thần” của các robot thông minh… và nhiều ứng dụng khác trong thời đại công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ như hiện nay.

Cảm biến laser là gì ?

 Cảm biến laser là một loại cảm biến sử dụng công nghệ tia laser để đo lường các giá trị vật lý như độ dài, lưu lượng, tốc độ… với bộ chuyển đổi quang điện được tích hợp bên trong, các tín hiệu quang thu được từ cảm biến sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện.

 Thông qua việc lọc, khuếch đại và chỉnh lưu các mạch tương ứng, tín hiệu đầu ra sẽ được chuyển đổi thành giá trị đo.

Nguyên lý cảm biến laser

Hầu hết các loại cảm biến Laser đều hoạt động dựa vào hai nguyên lý sau.

Nguyên lý góc tam giác

Thường ứng dụng cho các cảm biến laser phát hiện ở tầm ngắn (khoảng 1.5 – 60cm), sử dụng công nghệ CMOS và cho độ chính xác cao. Hoạt động dựa trên nguyên tắc tam giác quang học của máy ảnh tuyến tính CMOS.

Đối với loại này, cảm biến sẽ phát một chùm tia laser tam giác khuếch tán truyền qua thấu kính và đến mục tiêu, khi đến mục tiêu chùm tia này sẽ bị phản xạ và quay trở lại cảm biến, tại đây chùm tia sáng sẽ được hội tụ lại một điểm trên cảm biến CMOS

Khoảng cách đến đối tượng mục tiêu sẽ được tính toán dựa trên sự thay đổi của góc phản xạ.

Nguyên lý thời gian bay

Đối với các phép đo khoảng các tầm xa (từ 1cm đến hơn 100m), ta thường sử dụng theo nguyên lý thời gian bay. Các cảm biến hoạt động theo nguyên lý này thường sử dụng một diode phát để tạo ra xung rất ngắn của ánh sáng đỏ hoặc tia hồng ngoại phổ hẹp chiếu đến mục tiêu, sau đó tia laser sẽ phản xạ ngược lại và đi vào diot thu của cảm biến.

Giá trị khoảng cách đo từ cảm biến đến vật thể sẽ được tính dựa vào khoảng thời gian mà tia laser truyền đi cho đến khi phản xạ về, nhân với hằng số tốc độ ánh sáng.

Ứng dụng cảm biến laser

Là một thiết bị công nghệ tiên tiến. Cảm biến laser được ứng dụng trong rất rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Mình sẽ liệt kê một số ứng dụng thường thấy trong công nghiệp để mọi người dễ hình dung nhé.

Đo bề mặt complexe

Trong ngành công nghiệp ô tô, các thành phần đơn lẻ được kết hợp với các mô-đun, được lắp ráp thành sản phẩm cuối cùng tại một dây chuyền sản xuất. Một số mô-đun này có hình dạng hình học phức tạp, khó phát hiện bằng các cảm biến tiếp xúc. Cảm biến laser và các đầu dò không tiếp xúc khác rất thích hợp để đo các cấu trúc phức tạp này.

Ví dụ, bộ chuyển đổi dịch chuyển laser LAS kiểm soát xem kích thước của mô-đun đèn pha có tuân thủ dung sai để lắp ráp nó vào dây chuyền sản xuất sau này hay không. Bằng cách này, các mâu thuẫn sẽ được phát hiện và có thể tránh được trong tương lai. Ngoài ra, những mâu thuẫn này có thể bị từ chối một cách dễ dàng, nếu không chúng sẽ làm chậm dây chuyền sản xuất sau này.

Cảm biến khoảng cách laser

Ngày nay các nhà kho thường là trung tâm hậu cần tự động hóa. Trong các trung tâm hậu cần này, cảm biến quang học được sử dụng ngày càng thường xuyên hơn. Các giá đỡ cấp cao của các trung tâm này cung cấp không gian cho vài nghìn pallet. Hàng hóa được kiểm soát tự động từ khi xuất kho vào kho đến khi xuất kho.

Các cánh tay robot gắp hiện đại chạy tự động qua các hành lang hẹp và định vị hàng hóa một cách chính xác tuyệt đối. Ở khoảng cách xa hơn, cảm biến laser giám sát khoảng trống để định vị không gian dự định của hàng hóa.

Cảm biến laser chống trộm

Khi bạn đang lo lắng về vấn đề trộm cắp trong gia đình hoặc khu vườn, trang trại thì việc trang bị các thiết bị chống trộm là cần thiết. Tuy nhiên, mỗi một nơi, một không gian khác nhau. Bạn cần phải có một thiết bị chống trộm thích hợp, để đạt được hiệu quả tối ưu nhất. Điều bạn băn khoăn là không biết thiết bị chống trộm nào có thể giúp bạn chống trộm hiệu quả.

 

Cảm biến laser chống trộm là một ứng dụng có thể nói là đi từ viễn tưởng cho đến thực tế. Các bạn đã tùng xem mấy bộ phim viễn tưởng mà có cảnh đi chộm đồ trong một nơi gắn đầy những thiết bị cảm biến bằng laser chưa? Chúng thật ra là những loại cảm biến phát hiện vật bằng tia laser. Nguyên lý cũng giống như cảm biến tiệm cận mà mình mới đề cập ở trên.

Đo chiều dài tấm kim loại

Khi tấm thép hoặc tôn được cán ra và cát theo những chiều dài cố định. Để cắt được các tấm kim loại có chiều dài bằng nhau thì bắt buộc cảm biến cần phải có độ chính xác cao.

Trước kia người ta sử dụng con lăn có gắn encoder để làm thiết bị đo chiều dài dạng tấm. Nhưng sử dụng một thời gian thấy cơ cấu này bi ăn mòn khá nhanh, đôi khi còn bị trượt và đo không chính xác.

Sau nay cảm biến laser ra đời thay thế toàn bộ những thiết bị này. Chúng có ưu điểm đó là không cần phải tiếp xúc trực tiếp lên vật đo điều này giúp cảm biến có tuổi thọ cao hơn rất nhiều so với những loại khác. Cảm biến còn đo được chính xác chiều dài của các tấm kim loại và chuyển tín hiệu này thành tín hiệu dạng số nhị phân về PLC để đọc.

Kiểm tra vị trí linh kiện trong mạch điện tử

Trước kia khi công nghệp chưa phát triển. Mỗi khi các robot lắp ghép tạo ra một board đều phải cần có người kiểm tra và đnahs giá lại xem mạch đó đã đủ linh kiện chưa, vị trí các linh kiện đã đúng chưa. Đây là bước tốn thời gian nhất và cần nhiều nhân lực.

Cảm biến laser ra đời đã thay thế toàn bộ con người trong khâu này. Chúng đóng vai trò như một cong mắt công nghệ thông mình. Chúng quét toàn bộ các mạch và so sánh với một mẫu cố đinhg. Những mạch nào lỗi, thiếu linh kiện haowjc linh kiện sắp xếp không đúng chỗ chúng sẽ lập tức gửi tin hiệu về bộ điều khiển để xử lý.

Kiểm tra mức chiết rót đóng chai

Các bạn có để ý rằng trong mỗi chai nước ngọt mà các bạn uống chúng dều được đong đếm rất chính xác. Bạn có thấy lấy hai chai nươc ngọt cùng loại với nhau so sánh dinh tích nước ngọt thực tế bên trong của chúng. Hầu như chính xác đến từng giọt. Đay đều là công nghệ trong quá trình chiết rót và đóng chai sản phẩm.

Cảm biến laser được tích hợp vào các dây chuyền sản xuất, chiết rót được sử dụng như một cảm biến đo mức dung dịch. Với ứng dụng này, bạn có thể có thể kiểm tra quá trình chiết rót có đảm bảo đủ chát lượng hay không một cách chính xác và nhanh chóng.

Các thương hiệu cảm biến laser chất lượng

Các thương hiệu lâu đời về loại cảm biến laser hiện này đó là

Omron

Một trong những thương hiệu chuyên cung cấp sản phẩm tự động hóa có tiếng lâu năm trên thị trường. Omron cung cấp các dòng cảm biến laser đo khoảng cách và phát hiện vật cản với chất lượng cao.

Phù hợp cho nhu cầu làm việc ở các môi trường khắc nghiệt như trong công nghiệp; mà vẫn đảm bảo khả năng làm việc ổn định.

Keyence

Đây là một thương hiệu đến từ Mỹ chuyên cung cấp các giải pháp đo lường về quang học; và cảm biến là một trong những thế mạnh đến từ thương hiệu này.

Keyence cung cấp nhiều loại cảm biến đo từ khoảng cách gần đến xa với độ chính xác cao; phù hợp cho nhiều nhu cầu sử dụng khác nhau.

IMF

 Là một thương hiệu uy tín lâu năm đến từ Đức. Đây cũng là một nhà sản xuất chuyên cung cấp các giải pháp về đo lường; và tự động hóa mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới.

Nếu bạn đang tìm một nhà cung cấp uy tín với các sản phẩm có độ bền cao thì IFM; cũng là một trong những thương hiệu rất đáng để cân nhắc.

Kết luận

Trên đây là tất cả các thông tin về cảm biến laser mà mình muốn chia sẻ đên các bạn. Mong những kiến thức này sẽ giúp các bạn xử lý; và giải quyết được những vấn đề trong nhà máy. Và các dòng thiết bị này bên mình không kinh doanh nha các bạn. Cảm ơn các bạn đã dành thời gian đọc bài viết cảu mình.

Bài viết tham khảo: Cảm biến siêu âm là gì ?

 

Liên Hệ

Kỹ sư cơ điện tử – Mr. Trọng

Zalo/Mobi: 0975 116 329

Mail: trongle@huphaco.vn