易福門IFM激光測(cè)距傳感器的原理及應(yīng)用分析

激光傳感器必須極其地測(cè)定傳輸時(shí)間，因?yàn)楣馑偬臁Ｒ直娉?ps的時(shí)間，這是對(duì)電子技術(shù)提出的過高要求，實(shí)現(xiàn)起來(lái)造價(jià)太高。

但是如今的激光傳感器巧妙地避開了這一障礙，利用一種簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，即平均法則實(shí)現(xiàn)了1mm的分辨率，并且能保證響應(yīng)速度。

遠(yuǎn)距離激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離；LED白光測(cè)速儀成像在儀表內(nèi)部集成電路芯片CCD上，CCD芯片性能穩(wěn)定，工作壽命長(zhǎng)，且基本不受工作環(huán)境和溫度的影響。因此，LED白光測(cè)速儀測(cè)量精度有保證，性能穩(wěn)定可靠。

汽車防撞探測(cè)器：一般來(lái)說，大多數(shù)現(xiàn)有汽車碰撞預(yù)防系統(tǒng)的激光測(cè)距傳感器使用激光光束以不接觸方式用于識(shí)別汽車在前或者在后形勢(shì)的目標(biāo)汽車之間的距離，當(dāng)汽車間距小于預(yù)定安全距離時(shí)，汽車防碰撞系統(tǒng)對(duì)汽車進(jìn)行緊急剎車，或者對(duì)司機(jī)發(fā)出報(bào)警，或者綜合目標(biāo)汽車速度、車距、汽車制動(dòng)距離、響應(yīng)時(shí)間等對(duì)汽車行駛進(jìn)行即時(shí)的判斷和響應(yīng)，可以大量的減少行車事故。在高速公路上使用，其優(yōu)點(diǎn)更加明顯。

車流量監(jiān)控：使用方式一般固定到高速或者重要路口的龍門架上，激光發(fā)射和接收垂直地面向下，對(duì)準(zhǔn)一條車道的中間位置，當(dāng)有車輛通行時(shí)，激光測(cè)距傳感器能實(shí)時(shí)輸出所測(cè)得的距離值的相對(duì)改變值，進(jìn)而描繪出所測(cè)車的輪廓。這種測(cè)量方式一般使用測(cè)距范圍小于30米即可，且要求激光測(cè)距速率比較高，一般要求能達(dá)到100赫茲就可以了。這對(duì)于在重要路段監(jiān)控可以達(dá)到很好的效果，能夠區(qū)分各種車型，對(duì)車身高度掃描的采樣率可以達(dá)到10厘米一個(gè)點(diǎn)（在40Km／h時(shí)，采樣率為11厘米一個(gè)點(diǎn)）。對(duì)車流限高，限長(zhǎng)，車輛分型等都能實(shí)時(shí)分辨，并能快速輸出結(jié)果。

無(wú)人機(jī)：著機(jī)器人（Robot）、無(wú)人機(jī)（Drone）、無(wú)人搬運(yùn)車、自動(dòng)駕駛等新概念系統(tǒng)的興起，連帶刺激測(cè)距與避障（Obstacle Avoidance）技術(shù)需求。其中測(cè)距為避障的基礎(chǔ)，并有多種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)距，包含無(wú)線射頻（Radio Frequency；RF）、超音波（Ultrasonic）、紅外線（Infrared）以及激光／雷射（Laser）等。這些技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，且成本也有差異性。

其中，紅外線與激光屬光電半導(dǎo)體技術(shù)，分別運(yùn)用紅外線二極管（Infrared Light－Emitting Diode；IR LED）及激光二極管（Laser Diode；LD）的發(fā)波，而后接收回波來(lái)辨識(shí)物體的距離，紅外線技術(shù)適合短距離運(yùn)用，激光技術(shù)則適合長(zhǎng)距離范疇。另外，常見的避障技術(shù)還有無(wú)線射頻、超音波技術(shù)等，它們則常見于汽車領(lǐng)域應(yīng)用。

產(chǎn)品特征
光線種類	紅光
激光防護(hù)等級(jí)	1
尺寸 [mm]	61.7 x 22.5 x 45.2
應(yīng)用
應(yīng)用 [m]	0.03...1.5
電氣數(shù)據(jù)
工作電壓 [V]	10...30 DC; (符合cULus - Class 2標(biāo)準(zhǔn))
電流損耗 [mA]	< 75
電流損耗參考電壓 [V]	24
防護(hù)等級(jí)	III
反相保護(hù)	有
光線種類	紅光
波長(zhǎng) [nm]	650
使用壽命 [h]	50000
輸出
電氣設(shè)計(jì)	PNP
輸出功能	2 x 常開，2 x 常閉; (可設(shè)定參數(shù))
開關(guān)量輸出DC的持續(xù)電流負(fù)載 [mA]	100; (每個(gè)輸出)
短路保護(hù)類型	脈沖
過載保護(hù)	有
監(jiān)控范圍
光斑寬度大值 [mm]	5
光斑高度大值 [mm]	5
光點(diǎn)尺寸參考	在大的檢測(cè)距離
背景消隱 [m]	0.03...20
測(cè)量/設(shè)定范圍
測(cè)量范圍 [m]	0.025...1.5
測(cè)量頻率 [Hz]	33
接口
通信接口	IO-Link
傳遞類型	COM2 (38,4 kBaud)
IO-Link revision	1.1
SDCI標(biāo)準(zhǔn)	IEC 61131-9
IO-Link Device ID	00 03 9D / 925
外形	Smart Sensor: Sensor Identification; Binary Data Channel; Process Value; Sensor Diagnosis
SIO模式	有
必需的mater port type	A
模擬過程數(shù)據(jù)	2
二位輸出過程數(shù)據(jù)	2
處理周期小值 [ms]	6
工作條件
環(huán)境溫度 [°C]	-25...60
注意環(huán)境溫度	當(dāng)環(huán)境溫度<-10°C時(shí)，預(yù)熱時(shí)間是必要的。 激光關(guān)閉。
存儲(chǔ)溫度 [°C]	-30...80
外殼防護(hù)等級(jí)	IP 65; IP 67
認(rèn)證/測(cè)試
EMC電磁兼容	EN 60947-5-2
激光防護(hù)等級(jí)	1
激光保護(hù)注意事項(xiàng)	注意: 激光 激光等級(jí): 1   EN / IEC60825-1:2007   EN / IEC60825-1:2014   符合21 CFR 1040，除了根據(jù)激光通知編號(hào)的偏差 50, 2007年六月.
MTTF [年]	172
機(jī)械技術(shù)數(shù)據(jù)
重量 [g]	205.5
尺寸 [mm]	61.7 x 22.5 x 45.2
原材料	外殼: 不銹鋼(1.4404 / 316L); PPSU; ABS; PMMA; PBT PC; EPDM; 前面透鏡: 玻璃
顯示器/操作件
顯示	開關(guān)狀態(tài) 2 x LED, 黃色   1 x 字母數(shù)字顯示, 3位數(shù)字
電氣連接
接口	M12 接插件
附件
附件（附送）	鎖定螺母: 2 x
注釋
包裝單位	1 件數(shù)
電氣連接
接口	接插件: 1 x M12
圖表
	a: 傳感器 b: 目標(biāo) c: 背景 x: 距離傳感器/目標(biāo)物 [mm] y: 小的距離物體/背景 [mm]
遲滯圖形	x: 距離傳感器/目標(biāo)物 [mm] y: 小的距離物體/背景 [mm] 1 = 背景黑色（減弱6 %） 2 = 背景(白色90 %反射)
其他數(shù)據(jù)
參數(shù) 設(shè)定范圍 出廠設(shè)定 Uni cm, inch cm OU1 Hno, Hnc, Fno, Fnc, OFF Hno SP1 [cm] 3...150 150 nP1 [cm] 3...150 20 FSP1 [cm] 3...150 25 OU2 Hno, Hnc, Fno, Fnc, OFF Hno SP2 [cm] 3...150 3 nP2 [cm] 3...150 30 FP2 [cm] 3...150 35 dS1 [s] 0...0.1...5 0 dr1 [s] 0...0.1...5 0 dS2 [s] 0...0.1...5 0 dr2 [s] 0...0.1...5 0 dFo [s] 0...0.1...5 0.1 dIS ON / OFF ON
可重復(fù)性: 6 σ
測(cè)量值的重復(fù)精度   距離 白色(90 %反射) 黑色(6 %...90 %減弱) 25 mm 8.0 mm 15.0 mm 750 mm 8.0 mm 15.0 mm 1500 mm 20.0 mm 60.0 mm
數(shù)值用于   物體的外部光線 < 10 klx 恒定的環(huán)境條件 23 °C / 960 hPa 小的啟動(dòng)時(shí)間(分鐘) 10