레이저 거리센서의 종류와 동작방식

1. 레이저 거리 센서란?

 

대상 물체와 센서 사이의 거리는 레이저 거리 센서로 알려진 정밀 기기를 사용하여 결정됩니다. 레이저 빔을 대상 방향으로 향하게 하고 반사된 빔의 복귀 타이밍을 맞추어 작동합니다. ToF(Time-of-Flight) 원리는 매우 정확하게 거리를 측정할 수 있는 방법입니다.

 

 

레이저 거리 센서는 정확성, 적응성 및 효과로 인해 산업 자동화 분야에서 매우 가치가 있습니다.

레이저의 주요 특징은 다음과 같습니다.

 

1) 높은 정밀도와 정확도
레이저 거리 센서는 매우 정확한 측정을 제공하며, 이는 미세 공차가 필요한 응용 분야에 매우 중요합니다. 이러한 정밀도는 제조, 자동차 및 전자 제품과 같은 산업에서 제품 및 프로세스의 품질을 개선하는 데 도움이 됩니다.

 

2) 비접촉 측정
터치 없이 측정할 수 있는 레이저 거리 센서의 기능은 주요 기능 중 하나입니다. 대상과 물리적 접촉을 할 수 없거나 그렇게 하면 물체 또는 센서에 해를 끼칠 수 있는 경우 이 기능이 특히 유용합니다.

 

3) 빠른 응답 시간
산업 자동화는 프로세스를 즉석에서 제어하고 조정하기 위해 실시간 측정이 필요한 경우가 많습니다. 레이저 거리 센서는 빠른 반응 시간을 제공하여 빠른 피드백과 조정을 가능하게 합니다. 이 기능은 정확한 움직임과 위치 지정을 위해 적시에 데이터가 중요한 로봇 가이드와 같은 응용 분야에 필수적입니다.

 

 

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4) 다양성
레이저 거리 센서는 적응력이 매우 뛰어나며 다양한 분야에서 광범위하게 사용됩니다. 조립 라인에서 부품의 치수를 측정하는 것부터 창고에서 물체의 위치를 모니터링하는 것까지, 이러한 적응성은 산업 자동화에서 유용한 도구가 됩니다.

 

5) 효율성 및 생산성
레이저 거리 센서는 정확하고 신뢰할 수 있는 측정을 제공하여 공정 최적화 및 오류 감소를 촉진합니다. 이러한 개선은 더 높은 효율성과 생산성으로 이어져 궁극적으로 기업의 비용 절감으로 이어집니다.

 

6) 견고성 및 내구성
산업 환경은 먼지, 습기 및 극한의 온도와 같은 조건으로 인해 가혹할 수 있습니다. 레이저 거리 센서는 이러한 문제를 견딜 수 있도록 설계되어 강력한 성능과 내구성을 제공합니다. 탄력성은 까다로운 응용 분야에 사용하기에 적합하며 불리한 조건에서도 일관된 작동을 보장합니다.

 

7) 자동화 시스템

레이저 거리 센서를 감독 제어 및 데이터 수집(SCADA), 프로그래밍 가능 로직 컨트롤러(PLC) 등 다양한 자동화 시스템과 결합하기 쉽습니다. 이러한 원활한 통합을 통해 자동화된 프로세스를 더 잘 제어하고 모니터링하여 전반적인 시스템 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

 

8) 안전 및 품질 관리
레이저 거리 센서는 품질 관리 및 안전이 최우선 순위인 비즈니스에서 매우 중요합니다. 품목이 미리 결정된 측정 및 허용 오차를 준수하도록 함으로써 오류 가능성을 낮추고 전반적인 품질을 높입니다. 또한 레이저 센서는 정확한 거리 판독 기능을 갖춘 충돌 방지 시스템을 제공하여 자동 차량 안내와 같은 응용 분야에서 안전성을 높입니다.

 

 

 

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2. 레이저 센서 작동 원리

레이저 광의 고유한 특성을 활용하는 레이저 거리 센서는 매우 정확한 거리 측정을 제공하는 장치입니다.

 

• 레이저 센서는 레이저 소스, 광학 시스템 및 광검출기의 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.
• 레이저 소스는 얇은 광선을 방출합니다.
• 이 광선은 광학 시스템에 의해 초점이 맞춰집니다.
• 반사된 빛은 광검출기에 의해 수신됩니다.
• 빛은 광검출기에 의해 전기 신호로 변환됩니다.

 

 

 

삼각 측량은 레이저 센서가 작동하는 방식의 기초입니다. 레이저 소스, 물체 및 광검출기 사이의 각도를 계산하여 물체까지의 거리를 측정한다는 것을 의미합니다. 각도가 클수록 물체가 더 가깝습니다.

 

- 빛 방출 및 반사

• 가시광선 또는 비가시광선 레이저 방사선은 레이저 센서에 사용됩니다.
• 레이저 방사선의 파장은 물체와 상호 작용하는 방식을 결정합니다.
• 일부 물체는 레이저 광선을 흡수하고 다른 물체는 반사합니다.
• 레이저 방사선이 반사되는 각도는 물체의 특성에 따라 다릅니다.

 

측정되는 물체의 특성은 레이저 방사선과 상호 작용하는 방식에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 무광택 표면은 반짝이는 표면보다 더 많은 빛을 반사합니다. 물체의 색상은 레이저 방사선을 반사하는 방식에도 영향을 줄 수 있습니다.

 

 

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- 거리 계산

• 물체까지의 거리는 삼각법을 사용하여 계산할 수 있습니다.
• 레이저 소스, 물체 및 광검출기 사이의 각도를 알 수 있습니다.
• 레이저 소스와 광검출기 사이의 거리도 알려져 있습니다.
• 이 정보는 물체까지의 거리를 계산하는 데 사용할 수 있습니다.

 

물체까지의 거리를 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

 

d = (L * sin(θ)) / sin(180° - θ)

 

d - 물체 까지의 거리 L은 레이저 소스와 광검출기 사이의 거리
θ - 레이저 소스, 물체 및 광검출기 사이의 각도

 

 

 

 

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3. 레이저 센서의 종류

레이저 거리 센서에는 다양한 종류가 있으며 각각은 특정 응용 분야의 요구 사항을 충족하고 특별한 이점을 제공하도록 만들어졌습니다. 주어진 작업에 적합한 레이저 센서를 선택하는 것은 다양한 레이저 센서 유형을 인식함으로써 더 쉽게 할 수 있습니다.

 

1) 디스크리트 출력 센서

• 물체가 있을 때 하이레벨 신호 또는 로우 레벨 신호를 생성합니다.
• 가장 일반적인 용도는 물체가 있는지 여부를 확인하는 것입니다.
• 간단하고 저렴하여 많은 레이저 센서 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

 

디스크리트 출력 센서는 다음과 같은 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다.

• 컨베이어 라인
• 레벨 제어
• 보안 시스템

 

2) 아날로그 출력 센서

• 아날로그 출력 센서의 신호는 센서에서 물체까지의 거리에 비례합니다.
• 디스크리트 출력 센서와 비교할 때 이 센서는 측정 거리에서 더 정확합니다.
• 물체까지의 정확한 거리를 알아야 하는 응용 분야가 사용됩니다.

 

아날로그 출력 센서는 일반적으로 다음과 같은 응용 분야에서 사용됩니다.

• 거리 측정을 위한 레이저 센서
• 로봇공학
• 자동화 시스템

 

3) 거리 센서

• 무언가가 얼마나 멀리 떨어져 있는지 확인하기 위해 거리 센서를 사용할 수 있습니다.
• 위상 측정, 비행 시간 및 삼각 측량을 포함한 여러 가지 이론에 따라 작동할 수 있습니다.
• 로봇 공학, 자동화 및 제조와 같은 수많은 산업에서 거리 센서를 사용합니다.

 

거리 센서는 일반적으로 다음과 같은 응용 분야에서 사용됩니다.

• 품질 관리
• 치수 측정
• 로봇 내비게이션

 

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4) 위치 센서

• 물체의 위치를 찾기 위해 위치 센서가 사용됩니다.
• 선형 또는 각도 위치를 측정할 수 있습니다.
• 위치 센서의 응용 분야는 다양하며 의료 기기, 로봇 및 CNC 공작 기계를 포함합니다.

 

위치 센서는 일반적으로 다음과 같은 응용 분야에서 사용됩니다.

• 부품 배치
• 모션 트래킹
• 맞춤

 

5) 속도 센서

• 물체의 속도는 속도 센서를 통해 결정할 수 있습니다.
• 각속도 또는 선형 속도를 측정할 수 있습니다.
• 스포츠 장비, 속도 제어 시스템 및 컨베이어 라인은 속도 센서의 많은 용도 중 일부에 불과합니다.

 

속도 센서는 일반적으로 다음과 같은 응용 분야에서 사용됩니다.

• 속도 제어
• 생산성 측정
• 모션 해석

 

 

 

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4. 레이저 거리 센서를 선택하는 방법

응용 분야에 적합한 레이저 거리 센서를 선택하는 것은 고려해야 할 요소가 많기 때문에 어려운 작업처럼 보일 수 있습니다.

 

1) 요구 사항 파악

• 측정 범위: 수 밀리미터에서 수백 미터는 레이저 거리 센서의 측정 범위입니다.
• 정밀: 레이저 거리 센서는 몇 밀리미터까지 정확도를 제공할 수 있습니다.
• 응답 속도: 일부 레이저 거리 센서는 1kHz의 빠른 측정을 수행할 수 있습니다.
• 인터페이스: 디지털, 이더넷 및 아날로그를 포함한 여러 인터페이스를 레이저 거리 센서에 사용할 수 있습니다.
• 크기와 모양: 센서의 크기와 모양에 제한여부
• 작동 온도: 센서의 온도 범위
• 환경 저항: 먼지, 오물, 물, 화학 물질 또는 기타 환경 요인

 

2) 센서
유형 선택 레이저 거리 센서에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.

• 아날로그 센서: 물체의 거리에 비례하는 아날로그 신호를 출력됩니다.
• 디지털 센서: 물체까지의 거리를 나타내는 디지털 신호를 출력합니다.

 

3). 추가 기능
일부 레이저 거리 센서에는 다음과 같은 추가 기능이 있습니다.

• 레이저 스캔 포인트: 여러 거리 데이터 포인트를 생성할 수 있으므로 물체의 프로필을 생성할 수 있습니다.
• 통합 조명: 저조도 조건에서 물체를 비추는 데 사용할 수 있는 조명이 내장되어 있습니다.
• 다중 객체 감지: 여러 물체까지의 거리를 동시에 감지하고 측정할 수 있습니다.

 

 

 

 

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