激光位移传感器原理的两种测量方式

激光位移传感器可精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化，主要应用于检测物体的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量。

按照测量原理,激光位移传感器原理分为激光三角测量法和激光回波分析法,激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分析法则用于远距离测量，下面分别介绍激光位移传感器原理的两种测量方式。

激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和激光位移传感器之间的距离，数字信号处理器就能计算出,激光位移传感器和被测物体之间的距离。同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字威廉希尔官方网站 处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。

采取三角测量法的激光位移传感器最高线性度可达1um，分辨率更是可达到0.1um的水平。比如ZLDS100类型的传感器，它可以达到0.01%高分辨率，0.1%高线性度，9.4KHz高响应，适应恶劣环境。 激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度。传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。激光位移传感器通过激光发射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。即所谓的脉冲时间法测量的。激光回波分析法适合于长距离检测，但测量精度相对于激光三角测量法要低，最远检测距离可达250m。

二、3D线激光轮廓传感器采用激光三角反射原理。首先使用一束激光照射到被测物体表面，反射光经过光学透镜组在感光元件表面形成光斑，不同高度的表面反射形成的光斑位置各不相同。如下图所示，当被检测表面偏高时，测量激光光斑位置会右移;反之，如果被检测表面偏低时，测量激光光斑位置会左移。3D线激光轮廓传感器采用的不是点激光光源，而是一条激光线，测量光激光斑也是一条线，所以俗称线激光。线激光还可以面扫描，快速形成3D轮廓。

三、激光位移传感器，是位移传感器中的一种，适用于长距离检测，因而逐渐取代了拉线位移传感器，在工业自动化、交通、钢铁 、建筑、码头等需要进行自动距离位移测量和位置控制中应用。它可以快速、准确的测量到目标地距离，测量结果可以通过各种接口传输到设备上，以便进行检测、控制等应用，同时激光位移传感器的控制也可通过计算机或其他与其相连的设备来完成。

激光位移传感器可以测量位移、厚度、振动、距离、直径等精密的几何测量。激光有直线度好的优良特性，同样激光位移传感器相对于我们已知的超声波传感器有更高的精度。但是，激光的产生装置相对比较复杂且体积较大，因此会对激光位移传感器的应用范围要求较苛刻。

激光位移传感器原理

一般激光位移传感器采用的基本原理是光学三角法：半导体激光器①被镜片②聚焦到被测物体⑥。反射光被镜片③收集，投射到CMOS阵列④上;信号处理器⑤通过三角函数计算阵列④上的光点位置得到距物体的距离。

按照测量原理， 激光位移传感器分为激光三角测量法和激光回波分析法， 激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分析法则用于远距离测量，下面分别介绍激光三角测量原理和激光回波分析原理。

1.激光位移传感器原理之激光三角测量法原理 激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出激光位移传感器和被测物体之间的距离。

同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字威廉希尔官方网站 处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。

采取三角测量法的激光位移传感器最高线性度可达1um，分辨率更是可达到0.1um的水平。比如ZLDS100类型的传感器，它可以达到0.01%高分辨率，0.1%高线性度，9.4KHz高响应，适应恶劣环境。

2.激光位移传感器原理之激光回波分析原理

激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度。传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。激光位移传感器通过激光发射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。即所谓的脉冲时间法测量的。激光回波分析法适合于长距离检测，但测量精度相对于激光三角测量法要低，最远检测距离可达250m。

激光位移传感器因为是发射激光来进行检测的，所以在使用过程中有很多事项需要注意，如

1、对准太阳或其它强光物体测量会产生错误结果;

2、在强反射环境中测量较差反射表面的物体也会产生错误结果;

3、量强反射表面会产生错误结果;

4、透过透明物测量，如玻璃、光学滤光器、树脂玻璃，会产生不正确数据;

5、迅速改变测量环境也会产生假数据。

关于我们：

上海美城智能科技有限公司为行业提供领先的成像和视觉系统解决方案，高品质的成像和视觉产品，以及专业化一体化的服务。公司致力于3D成像应用场景化研发，推动行业的3D应用发展，深度覆盖工业、国防、科研、交通、3D交互和生命科学等行业。丰富的全球化合作资源和自主研发技术相结合，为客户打造优质的产品和方案

审核编辑：汤梓红