변위 센서 기술 가이드

1. 변위 센서란 무엇인가

•변위 센서는 작업물의 높이와 두께 및 거리를 마이크로미터 단위로 측정합니다.

•광전 센서는 작업물의 존재를 감지하지만 변위 센서는 물체까지의 거리를 마이크로미터 단위로 정확하게 측정할 수 있습니다.

• *변위 센서는 접촉형, 초음파형, 용량형, 유도형 등 다양한 종류가 있습니다.
  본 기술 가이드는 광학계의 광원으로 레이저를 장착한 레이저 변위 센서에 대해 설명합니다.

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2. 주요 특징

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  비접촉식 측정

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  장거리 측정

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  소형 물체 측정

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  고속 및 고정밀 측정

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  대부분의 물체에 대해 측정 가능

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  광학 시스템의 오일 및 먼지

3. 변위 센서의 측정

• 스루 빔

  이 센서는 물체에 의해 차단된 빛의 폭을 측정하기 위해 스크린 빔의 빛을 방출합니다.
  스루 빔 시스템은 물체의 색상이나 표면 상태의 영향을 받지 않으며 폭, 직경 및 간격을 측정하는데 적합합니다.

  

6. 용어

• 분해능

  이것은 센서의 측정 단위가 얼마나 정밀한지를 나타냅니다.
  예를 들어, 이 눈금자의 눈금은 1mm입니다. 따라서 분해능은 1mm입니다.

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• 반복 정확도

  정지 상태에서도 레이저 변위 센서의 측정값은 변동합니다.
  정지 상태에서 물체의 동일한 지점에서 반복적으로 측정된 값의 변동이 반복 정확도입니다.

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  반복 정확도는 최고점과 최저점 사이의 값입니다.

• 최대 범위 (F.S.)

  센서와 물체 사이의 측정 거리, 단차 및 이동 범위가 이 범위 내에 있게 되므로 모델을 선택해야 합니다.

  

• 선형성

  선형성은 측정값과 실제 변위, 거리 사이의 오차입니다.
  변위 센서의 경우 거리의 최대 차이를 나타냅니다.

  

  센서에 오차가 없다면 실제 거리와 측정된 거리는 직선을 이루게 됩니다. 이것이 이상선입니다.
  그러나 실제로는 그래프에 나타난 실제 측정 결과가 이상선과 오차가 있습니다.
  최대 범위의 백분율로 계산된 편차가 선형성입니다.
  거리 값은 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.
  
  <계산 공식>
  선형성 = +/- 백분율 x 최대 범위
  
  <예시>
  선형성: +/-0.1 %, 최대 범위 +/-20 mm
  선형성 = +/-0.1 % x +/-20 mm
  = +/-0.1 % x 40 mm
  =+/-0.04 mm, +/-40 μm

• 샘플링 주기/샘플링 주파수

  샘플링 주기는 한 번 측정하는 시간이고, 샘플링 주파수는 초당 측정 횟수인 Hz입니다.
  검은색 고무와 같이 반사율이 낮은 물체를 측정하기 위해서는 수광량을 증가시키기 위해 샘플링 주기가 길어야 합니다.
  연마된 금속과 같은 고반사 물체를 측정하기 위해서는 포화된 수광량을 피하기 위해 샘플링 주기를 짧게 설정할 필요가 있습니다.
  OPTEX FA의 변위 센서는 반사율이 변할 때 오차를 최소화하기 위해 측정에 가장 적합한 샘플링 주기로 조정하는 샘플링 주기의 AUTO 기능을 갖추고 있습니다.

• • 여러 번 측정한 변위 센서의 측정값은 대상물이 정지 상태에 있어도 변동합니다. 평균화는 변동을 최소화하는 데 사용됩니다.
  OPTEX FA의 변위 센서는 이동 평균을 사용하여 샘플링할 때마다 평균 측정값을 출력합니다.

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• • 이동 평균의 계산
  예) 평균화: 4개의 샘플 측정값(원시 데이터) 측정값(평균)

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• 온도 특성 (온도 드리프트)

  동작 온도의 변화에 ​따라 달라지는 측정값의 특성입니다.
  이 값은 +/- 0.08 % FS/C° 또는 0.2 mm/K, Kelvin으로 설명됩니다.
  
  변위 센서의 범위가 +/-0.08% FS/C° 와 50+/-10 mm 사이인 경우,
  20 mm, +/-10 mm, x 0.0008= 16 μm
  측정값은 1C°당 최대 16 μm 변동합니다.

• 워밍업 타임

  전원을 켠 후, 센서가 사양의 일정 성능 수준에 도달하는 시간입니다.
  (센서 내부 온도가 안정화되는 시간입니다.)
  모델에 따라 차이가 있으나 일반적으로 5분에서 30분 정도입니다.

• 이동 분해능

  움직이는 물체까지의 거리가 변경되지 않았더라도 측정된 값은 변동할 수 있습니다.
  이것은 물체가 움직일 때 수광소자의 초점이 이동하기 때문에 발생합니다.
  이동된 물체에 대한 측정값의 변동을 이동 분해능이라고 합니다.
  유리나 반도체 웨이퍼와 같이 표면이 고른 물체에서는 변동이 발생하지 않지만, 대부분의 다른 물체에서는 변동이 발생합니다.
  따라서 물체를 이동한 상태에서 측정할 경우에는 이동 분해능을 고려해야 합니다.
  레이저 포인트의 지점과 폭을 선택할 수 있는 경우 광빔이 있는 모델은 이동 분해능의 영향을 최소화합니다.
  이동 분해능은 물체의 표면 상태에 따라 달라지기 때문에 카탈로그에는 기재되어 있지 않습니다.
  실제 테스트를 실행한 직후 즉시 변동 여부를 확인해야 합니다.