雷射位移計技術指南

1.什麼是雷射位移計

• 雷射位移計以微米為單位測量工件的高度和厚度以及距離。

• 光電感測器檢測工件的存在，但雷射位移計可以精確到以微米為單位測量出物體的距離。

• * 雷射位移計有各種類型，包括接觸型、超聲波型、電容型和感應型。 本技術指南介紹了雷射位移感測器，這些感測器配備了雷射作為光學系統的光源。

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2.主要特點

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  非接觸式測量

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  遠距離測量

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  小物體測量

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  高速、高準確度測量

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  可測量大多數的物體

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  光學系統上的油塵

3.雷射位移計的測量

• 對照型

  該感測器投光螢幕光束光，以測量物體阻擋的光寬。
  對照型系統可避免物體顏色和表面條件的影響，適用於測量寬度、直徑和間隙。

  

6.詞彙表

• 解析度

  這表示感測器測量單位的準確度。
  例如，此尺規的比例尺刻度為 1 mm。
  因此其解析度為 1 mm。

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• 重覆精度

  即使在靜止狀態下，雷射位移感測器的測量值也會波動。
  在靜止狀態下，物體同一點重覆測量值的波動是重覆精度。

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  重覆精度是最高頂峰和底部之間的值。

• 全量程 (F.S.)

  必須進行型號選擇，因為測量距離、高度差和感測器與物體之間的移動範圍都在此範圍內。

  

• 線性度

  線性度是測量值與實際位移、距離之間的誤差。
  對於雷射位移計，它描述了最大距離差。

  

  如果感測器沒有誤差，則實際距離和測量距離會形成一條直線。
  這是一條理想直線。然而，實際上，圖中顯示的實際測量結果與理想線存在誤差。
  以全量程百分比計算的方差是線性度。
  距離值可以通過以下公式計算。
  
  <計算公式>
  線性度 = +/- 百分比 x 全量程
  
  <例>
  線性度：+/-0.1 %，全量程：+/-20mm
  線性度 = +/-0.1% x +/-20mm = +/-0.1% x40mm =+/-0.04mm, +/-40μm

• 採樣週期/採樣頻率

  採樣週期是進行一次測量的時間，採樣頻率是每秒測量的次數，赫茲(Hz)。
  為了測量低反射物體，例如黑色橡膠，採樣週期需要很長以增加接收光量。
  為了測量高反射物體，例如拋光金屬，有必要縮短採樣週期以避免接收光量飽和。
  OPTEX FA 的雷射位移計配備自動採樣週期功能，可調整到最佳採樣週期進行測量，以最大限度地減少反射率變化時的誤差。

• • 即使物體處於靜止狀態，多次測量的雷射位移計測量值也會波動。
  平均用於最小化波動。
  OPTEX FA 的雷射位移計使用移動平均值在每次採樣時輸出平均測量值。

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• • 移動平均計算範例）
  平均：4 個樣本
  測量值（原始數據）
  測量值（平均值）

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• 溫度特性（溫度漂移）

  這是測量值隨工作溫度變化而變化的特性。
  這被描述為 +/- 0.08%FS/C° 或 0.2mm/K，凱爾文。
  
  如果雷射位移計具有 +/-0.08%FS/C° 和 50+/-10mm 範圍，
  20mm, +/-10mm, x 0.0008= 16μm
  測量值每 1C° 波動最大 16μm。

• 預熱時間

  這是感測器在開啟電源後達到其規格性能水平的時間。
  （感測器內部溫度穩定的時間。）
  典型時間為 5 到 30 分鐘，具體取決於型號。

• 移動解析度

  即使與物體的距離沒有改變，移動物體的測量值也可能會波動。
  這是由於物體移動時受光元件上的焦點移動而發生的。
  這種測量值對移動物體的波動稱為移動解析度。
  對於表面平坦的物體，例如玻璃或半導體晶片，不會產生波動，但對於大多數其他物體，會產生波動。
  因此，在移動物體的情況下進行測量時，需要考慮移動解析度。
  如果可以選擇光斑和寬物的雷射點，則具有寬光束的模型可以最大限度地減少移動解析度的影響。
  移動解析度沒有列於目錄中，因為它根據物體的表面條件而變化。
  波動需要在實際測試中確認。