激光传感器：利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。
三招教你如何选择二维激光扫描传感器
什么是2D/3D激光轮廓仪
scanCONTROL系列2D/3D激光轮廓仪用于记录测量和评估不同质地被测表面的外轮廓可以提供从轮廓仪探头到复杂测量系统的整体解决方案
测量原理
激光轮廓仪也可被称为外轮廓传感器采用激光三角反射式原理采集不同材质表面的二维轮廓信息通过特殊的透镜组激光束被放大形成一条静态激光线投射到被测物体表面上激光线在被测物体表面形成漫反射反射光透过高质量光学系统被投射到敏感感光矩阵上除了传感器到被测表面的距离信息（Z轴）控制器还可以通过图像信息计算得出沿着激光线的位置信息（X轴）以传感器为原心的二维坐标系内轮廓仪测量输出一组二维坐标值移动被测物体或轮廓仪探头就可以得到一组三维测量值
二维激光扫描传感器还有很多其他名称如2D激光传感器2D激光扫描传感器线激光传感器等等二维激光扫描传感器以其广泛的环境适应性超高的检测频率和精度被广泛应用于手机检测机械加工轮胎检测汽车制造精密仪器点胶机铁路铁轨检测以及科研教学等领域
激光轮廓扫描仪使用激光三角测量原理,对不同被测物体表面进行二维轮廓扫描激光束被一组特定透镜放大用以形成一条静态激光线投射到被测物表面上高品质的光学系统将该激光线的漫反射光投射到高度敏感的传感器感光矩阵上除了传感器到被测物体的距离信息（Z轴）控制器还可以通过这组图像来计算沿激光线（x轴）上的位置传感器最终输出一组二维坐标值坐标系的原点与传感器本身相对固定通过移动被测物体或传感器便可得出三维测量结果
使用激光二极管发出的激光在被测物体表面可以形成点状光斑采用特殊透镜组使激光点扩散到一条线上传统分光型激光传感器采用圆柱型透镜折射激光这种传统方法最大的问题是沿着激光线的高斯光强分布所导致的非常弱的边沿照度德国米铱提供的scanCONTROL型二维激光扫描传感器采用的是精密楔形透镜可以排除激光线边沿光强减弱的问题
反射光
测量时高度敏感的感光元件CMOS矩阵可以接收从被测物体反射回来的光线形成高精度轮廓影像任何轮廓改变都会改变投射到被测物体表面的激光线的形状从而改变感光器件矩阵上的影像结果如果移动探头或者被测物体可以得到若干扫描线轮廓将这些轮廓合成就可以行成3D影像结果这个影像也被称作点云因为影像由数千个独立测量点所组成
全面考虑
增加的一个测量维度使轮廓扫描仪传感器比其他类型位移传感器更加复杂基本上讲不可以简单判断一个被测物体是否可以被轮廓扫描仪传感器测量成功的测量往往取决于要取得哪个测量值以及在什么环境下进行测量因此测量是否可行需要从头评估每一件被测物品举例来讲测量是否成功取决于有多长时间可以用于测量被测物体通过探头光束的速度越慢越多时间可以被用于测量因此不能简单的认为一个静态测量可行就一定意味着动态测量也是可行的测量的结果也取决于被测物体表面的反光特性也就是说被测物体表面的反光性或吸光性的强弱会决定是否可以测得有效信号被测材料本身也会影响测量结果举例来讲如果半透明被测物体的透明度过高测量信号可能完全失真了最后一个应该考虑的因素是被测物体的轮廓缺陷可能产生阴影的轮廓以及多次反射的表面影响以上这些基本因素都可能明显影响测量信号质量以及测量结果
正确设置
除去上面提到的这些影响因素一个清晰可识别的轮廓表面反射的持续信号仍然可能是难以使用的缺损信号如果想避免这种情况轮廓仪的每一个独立参数都必须正确设置并适合被测物体使用正确的滤波器以及曝光时间的设定往往能够改善不良信号经过不断尝试最终可以完成测试举例来讲测量一个快速移动的黑色橡胶被测物体较短的曝光时间和被测物体的高吸光性都会更容易导致一个不良的测量结果而与之相反如果黑色被测物体不移动或较慢移动较长的曝光时间可能更有助于获得完整的轮廓信息
那么如何选择合适的二维激光扫描传感器呢我们建议大家注意一下三点
1）注意被测物结构和材料通常二维激光扫描传感器测量需要完整的三角光路被测物如果有深槽或复杂表面可能会导致三角光路被遮挡从而无法测量还有一些吸光材料如黑色橡胶等材料大部分光强会被吸收这时需要合理调节曝光时间以获得足够测量信号另外反光很强或镜面反射被测物可能会导致光线垂直返回而没有形成漫反射也会导致测量效果不佳所以使用二维激光扫描传感器时一定要先与厂家充分沟通不要想当然人为可以测结果却不好目前国际上的主流二维激光扫描传感器品牌如德国米铱和日本基恩士都会要求客户在选用二维激光扫描传感器时预先告知被测物表面结构和反光特性如果是特殊被测材料如玻璃橡胶和表面有暗纹的情况可能就需要用户提供样片进行试测确保达到测量要求后才会订货另外采用二维激光扫描传感器扫描复杂结构时可能会因为复杂表面反复反光在尖锐的棱角或深槽处形成杂光建议选择传感器之前给厂家样片进行试测厂家一般拥有丰富的实战经验懂得如何采用合理的参数包括曝光时间光强测量频率等可调参数达到最佳的测量效果
2）参数选择很多厂家都提供多个级别的二维激光扫描传感器供客户选择常用于选择二维激光扫描传感器的指标包括传感器的精度该参数也有其他称呼如线性度绝对误差等指的是传感器的测量值偏离理论真实值的偏差程度这个参数直接反应测得准不准第二个就是分辨率这个参数指传感器做出示数变化所需要的最小位移变化量通常分辨率参数值要小于精度第三个是测量速度以德国米铱scanCONTROL系列为例其测量速度可以达到 4kHz,测量速度直接决定测量是否可以跟得上被测物的变化速度能否完整反应位移变化的全过程扫描频率对要求快速扫描的应用领域如手机部件检测至关重要直接决定测量cycletime.这里特别要注意的不要单纯比较说明书中的测量频率某些日系品牌的标出的测量频率值惊人的高其实不能长时间使用因此不具备实际意义切勿在不同的基准上进行比较第四是智能输出功能许多二维激光传感器需要搭配自动追踪机构使用如焊接机或点胶机需要通过二维激光扫描传感器指引焊枪或点胶头追踪某些特征尺寸如缝隙最低点或胶珠最高点以德国米铱二维激光扫描传感器为例可以直接输出诸如形状最高点缝隙宽度缝隙深度缝隙最低点等特征信息无需客户自行处理点云数据当然如果客户需要自行分析被测工件上的特征尺寸如某些孔的直径台阶高度平面度等信息传感器能够给出完整的点云信息也是至关重要的许多日系品牌是不能提供原始点云信息的这点需要特别注意
当然除此以外还有很多参数可以决定传感器的性能包括能够承受环境温度指标能够承受的振动和冲击指标等等为什么要选择合适的指标呢因为越高的技术参数一定意味着制造工艺的复杂和难度提升也必然价格昂贵所以各位制定测量要求时一定不要凭空想象提一个超高的测量要求我见过有的传感器使用单位动辄要几个微米甚至纳米级别的测量精度测量速度还超高问其真的有必要提这么高的要求吗回答却往往是不必要或者要求高余量大但是大家要记住没有无代价的指标提升每一个高指标背后都是真金白银的付出另外选择二维激光扫描传感器时要特别注意一点各家厂商对参数的标注标准是不一样的如德国品牌通常标注的是真实参数甚至是保守参数而日系品牌在标注时会以平均后的结果为准看参数表时要仔细看看下面的小字日系品牌超高的参数往往源自多次平均后的结果光学测量会产生一些毛刺通过平均的方法可以大大平滑测量结果
3）品牌的选择在诸多测量原理的位移传感器中二维激光扫描传感器市场最为混乱品牌最为参差不齐甚至有商家明明只是代理国外某个品牌却声称自己是原厂生产等出了问题以后由于前期技术方案已经定型就只能硬着头皮采用而这样又往往会带来后续更大的问题辨别一个品牌是否为原厂产品除了常见的原厂证明外（这个也可以假冒）最直接就是看其中文网址国外品牌通常会把自己品牌名称作为网址如果你看到某个牌子的网址是中文加英文的混合体就不太可能是正规厂家了另外正规进口品牌的中文网址一定可以在其国外母机构网页中找到找不到的一定不是子机构当然压根没有国外母机构的所谓进口品牌也是存在的品牌的选择特别关键因为理论上讲二维激光扫描传感器结构并不复杂国内的小厂也能做出来但是精度和重复性与大牌子比较起来就有天壤之别了除此以外使用寿命温度漂移等也会大大影响客户的使用效果我见过有的使用厂家为了几百块差价从进口品牌换成国内品牌结果过去3年都不会坏一个的传感器一年内坏了4次算下来更贵不算还大大影响了使用环节生产线停一次可不是几百块的成本节省可以补偿的
以上是我凭借个人经验总结出的一些选择二维激光扫描传感器的办法希望对大家在众多品牌中能够选择出合适的产品既省钱又能达到测量要求
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