Các phân tích cơ bản của đo lường khoảng cách bằng laser

Từ việc đếm bánh quy trong hộp đựng đóng nắp cho đến xác nhận sự căn chỉnh của bảng điều khiển xe hơi và đo vị trí của các linh kiện điện tử nhỏ trên PCB (bảng mạch in), các ứng dụng của hệ thống thị giác 3D là vô tận. Các hệ thống này đóng vai trò quan trọng trong việc tự động hóa các nhiệm vụ phức tạp, tối ưu hóa chất lượng sản phẩm, giảm chi phí và đảm bảo độ chính xác trong nhiều ngành công nghiệp.

Các nhà điều hành nhà máy có một loạt các lựa chọn 3D để chọn lựa trong thế giới ngày nay, bao gồm cả cảm biến đo khoảng cách bằng laser, hệ thống lập trình laser, hệ thống đôi mắt và giải pháp thời gian bay (ToF). Mặc dù những hệ thống này cung cấp nhiều lợi ích, cảm biến đo khoảng cách bằng laser (hoặc máy quét laser) là lựa chọn được sử dụng rộng rãi nhất do tốc độ, độ chính xác và hiệu quả chi phí của chúng cho cả hoạt động trực tiếp và ngoại tuyến. Chúng cung cấp các phép đo đáng tin cậy mà không cần can thiệp, với việc thiết lập tối thiểu, cung cấp một lựa chọn thay thế mượt mà so với các máy quét khác. Tùy thuộc vào ứng dụng của bạn, máy quét laser có thể là lựa chọn phù hợp hơn, đặc biệt là cho việc kiểm tra quy mô lớn hoặc tốc độ cao. Cả hai lựa chọn đều giải quyết các trở ngại trong quy trình sản xuất hiện đại.

Hệ thống vision trên chuyền sản xuất

1. Cách hoạt động của cảm biến đo khoảng cách bằng laser: Nâng cao kiểm soát chất lượng

Các cảm biến đo khoảng cách bằng laser giúp đạt được độ chính xác cao trong sản xuất công nghiệp. Chúng phát hiện khuyết điểm, đảm bảo lắp ráp đúng cách và tối ưu hóa tự động hóa trên dây chuyền sản xuất. Những cảm biến này lý tưởng cho việc đo lường chính xác không tiếp xúc của các vật dụng tinh tế như lưỡi dao cạo hoặc thủy tinh mỏng. Chúng cũng đảm bảo độ chính xác mà không gây hỏng hóc, rất phù hợp cho các bộ phận di chuyển nhanh trên băng tải. Cảm biến đo khoảng cách bằng laser chủ yếu được sử dụng để thu thập hồ sơ bề mặt chi tiết và kích thước hình học. Nhưng khả năng thực hiện kiểm tra 2D cũng khiến chúng trở thành công cụ linh hoạt để đo kích thước tuyến tính và phát hiện khuyết điểm bề mặt.

Điều này cho phép chúng thích ứng với các ứng dụng khác nhau:

• Lắp ráp ô tô: đo khoảng cách, đồng phẳng và căn chỉnh.

• Thực phẩm và đóng gói: kiểm tra niêm phong, xác minh thể tích và phát hiện sự có/mất.

• Sản xuất điện tử: đo chiều cao, vị trí và hướng của linh kiện.

2. Đo lường chính xác hơn, hiểu biết thông minh

1. Tia laser chiếu lên bề mặt của vật thể, tạo ra một đường thị hiện.

2. Cảm biến xác định chiều cao pixel từ một mặt phẳng cơ sở được hiệu chuẩn, tương tự như một "điểm không" trên đồ thị đường thẳng.

3. Một cảm biến kỹ thuật số, đặt ở góc và khoảng cách đã biết, ghi lại sự phản chiếu.

4. Phần mềm phân tích sự thay đổi trong ánh sáng phản chiếu để tính toán chiều dài, chiều rộng, chiều cao, nghiêng và hình dạng.

5. Kết quả được truyền đến các hệ thống PLC, hệ thống xử lý vật liệu và/hoặc phần mềm theo dõi sản xuất để thực hiện các hành động tiếp theo.

3. Cảm biến đo khoảng cách bằng laser so với máy quét laser: điểm khác biệt của chúng

• Cảm biến đo khoảng cách bằng laser đo một điểm duy nhất, ghi lại các đám mây điểm 3D cực kỳ chính xác lý tưởng cho việc kiểm tra chi tiết. Mặc dù các cảm biến này cung cấp độ chính xác ở mức micron, chúng có thể phù hợp hơn cho các nhiệm vụ đo lường tinh tế. Hiệu suất của chúng có thể thấp hơn, vì dữ liệu được thu thập từng điểm một. Chúng có thể được lắp đặt trên băng tải để quét các vật thể di chuyển - đôi khi chúng được gắn trên cánh tay robot để quét từ cảm biến đến vật thể động.

• Ví dụ thực tế: Kiểm tra sự phẳng của đĩa phanh ô tô bằng cách đo độ biến thiên chiều cao bề mặt, đảm bảo tuân thủ nghiêm ngặt với các độ chính xác an toàn và đáng tin cậy cho hiệu suất phanh.

• Máy quét laser quét toàn bộ dòng, nhanh chóng tạo ra các lát cắt 2D (hình ảnh cắt ngang) hoặc bản đồ bề mặt 3D bằng cách xếp các hồ sơ cá nhân thành một hình ảnh liên tục. Dữ liệu chuyển động từ bộ mã hóa theo dõi vật thể trong quá trình quét, ghi lại hình dạng và hồ sơ của nó từ trên cao - hoàn hảo cho việc kiểm tra chiều cao và hình dạng 3D mà không cần ánh sáng bên ngoài. Mặc dù máy quét cho phép thu thập dữ liệu nhanh chóng, độ chính xác của chúng thường thấp hơn do phương pháp quét rộng hơn. Chúng hoạt động tốt nhất cho các ứng dụng quy mô lớn, cao sản lượng nơi hiệu quả ưu tiên hơn chi tiết nhỏ.

• Ví dụ thực tế: Kiểm tra niêm phong hộp khi chúng di chuyển nhanh trên băng tải, máy quét laser quét toàn bộ bề mặt để phát hiện sự biến đổi chiều cao hoặc không đồng đều, đảm bảo chất lượng nhất quán và niêm phong đúng cách trước khi sản phẩm được gửi đi.