Sensori di distanza e prossimità

Cose da sapere sui sensori di distanza 

• Cosa sono i sensori di distanza?

• Come funzionano i sensori di distanza?

• La nostra buona pratica

• Quali sono le differenze tra i sensori di distanza?

• FAQ - domande frequenti sui sensori di distanza

Cosa sono i sensori di distanza?

I sensori di prossimità sono utilizzati in molti modi, tra gli altri, nei processi di automazione. Con un'elevata precisione, misurano distanze o monitorano passaggi, posizioni, livelli o lunghezze. A seconda del tipo di dispositivo, gli intervalli di misura sono compresi tra millimetri e diverse centinaia di metri. Grazie alla forma compatta dell'alloggiamento, i sensori di distanza possono essere facilmente integrati in un'ampia gamma di ambienti e applicazioni.

Gli utenti di sensori di distanza sono, ad esempio, produttori di impianti di misurazione e test e sistemi di trasporto e logistica per una vasta gamma di settori. Inoltre vengono utilizzati per la misurazione e il controllo del livello, per la misurazione delle altezze di pile e oggetti, per il rilevamento di piccoli oggetti a grandi distanze, per la determinazione della posizione di dispositivi di comando scaffali, piattaforme di sollevamento o tavoli di sollevamento, ecc.

I sensori laser sono adatti per diversi settori di impiego. È possibile misurare oggetti in piedi, in movimento o vibranti. Anche in ambienti difficili come le celle di produzione robotica, con superfici calde o lucide, con colori variabili dell'oggetto di misurazione o angoli sfavorevoli al raggio laser, i sensori di distanza laser forniscono risultati precisi.

Altri esempi di applicazione includono, ad esempio, sensori di parcheggio per auto, apriporta, impianti di allarme, essiccatori a sospensione, misurazione dei pezzi, controllo della distanza, misurazione dello spessore, controllo della planarità, controllo della stabilità dimensionale, controllo della distanza, misurazione dello spessore.

Come funzionano i sensori di distanza?

Triangolazione

I sensori di distanza laser che funzionano secondo il principio della triangolazione misurano con precisione le distanze ridotte. Possono essere utilizzati anche con oggetti di misurazione in movimento o vibranti.

Un sensore proietta un punto sull'oggetto di misura con l'aiuto di una sorgente luminosa, per lo più di un raggio laser, la cui superficie riflette la luce in arrivo. Questa luce riflessa colpisce un PSD all'interno del dispositivo a seconda della distanza del sensore dall'oggetto di misurazione ad un determinato angolo. Tramite il calcolo dell'angolo viene calcolata la distanza tra l'oggetto di misurazione e il sensore.

Sfasamento

Il principio di misurazione di fase è adatto per la misurazione precisa di distanze maggiori. In questo modo si determina la distanza di un oggetto in base allo spostamento di fase tra un fascio di luce riflesso dall'oggetto e un fascio di luce di riferimento.

Un diodo laser invia un raggio laser sinusoidale, che viene suddiviso con uno specchio semipermeabile in un raggio di luce di misura e un raggio di luce di riferimento. Il fascio di luce di misurazione viene diretto sull'oggetto, riflesso dalla sua superficie e guidato sull'elemento di ricezione attraverso un'ottica. Il fascio di luce di riferimento viene diretto direttamente sull'elemento di ricezione. Grazie al tempo di luce del fascio di luce di misura si ottiene uno spostamento di fase verso il fascio di luce di riferimento, da cui viene calcolata la distanza dell'oggetto.

Tecnologia Time-of-Flight / processo di durata della luce

I sensori di distanza, che funzionano secondo la procedura del tempo di volo della luce, nota anche come tecnologia Time-of-Flight (TOF), possono misurare distanze molto grandi fino all'intervallo di chilometri.
Un diodo laser invia un raggio laser a bassa frequenza e a impulsi, riflesso dall'oggetto di misurazione o da un riflettore utilizzato come punto di misurazione. Il fascio riflesso viene diretto su un'unità ricevitore, dove, a seconda della distanza percorsa, si presenta in ritardo. Nell'unità di valutazione all'interno del dispositivo, la distanza dell'oggetto di misura dal sensore viene calcolata in base alla velocità della luce e alla durata misurata del fascio laser.
Alcuni dispositivi misurano inoltre lo spostamento di fase per ottenere risultati ancora più precisi.

Tecnologia pulse-ranging

Un diodo laser emette impulsi di luce estremamente brevi e potenti, che vengono riflessi sulla superficie dell'oggetto di misurazione e rilevati da un elemento di ricezione.
Gli impulsi luminosi inviati in modo discreto hanno un contenuto energetico molto più elevato rispetto al raggio laser trasmesso in modo permanente in altri metodi di misurazione.
I vantaggi della tecnologia pulse-ranging è che funziona indipendentemente dalle condizioni ambientali, fornisce risultati precisi ed è resistente alle interferenze in termini di luce esterna e variazioni di temperatura.

La nostra buona pratica  

Non solo le distanze, ma anche i rilievi di superficie possono essere misurati con l'aiuto di sensori di distanza laser. A tale scopo, i sensori possono essere spostati sulla superficie da misurare in modo reticolare o continuo.

Quali sono le differenze tra i sensori di distanza?

I sensori di distanza o di distanza si differenziano soprattutto per le dimensioni del campo di misura. Da un intervallo di misura in millimetro a lunghe distanze di diverse centinaia di metri, sono disponibili dispositivi adatti per ogni tipo di misurazione della distanza.

I risultati della misurazione vengono emessi come segnale analogico, in alcuni casi come segnale digitale. Alcuni dispositivi dispongono inoltre di un display che mostra la distanza determinata. Sono disponibili dispositivi con diversi collegamenti e uscite: Estremità cavo aperte, sensori di uscita NPN o PNP e uscite di contrasto.

FAQ - domande frequenti sui sensori di distanza

Qual è la precisione di misurazione dei sensori di distanza laser? 

In generale, i sensori laser forniscono risultati di misurazione ad alta precisione. Tuttavia, la precisione dei risultati di misurazione dipende fortemente dal tipo di dispositivo utilizzato e dalla distanza misurata. La deviazione è di alcuni dispositivi nell'intervallo del micrometro a distanze brevi fino a pochi millimetri fino a pochi centimetri a distanze maggiori. Per informazioni più dettagliate, vedere la descrizione del prodotto.

Quanto durano i sensori di distanza laser?

Grazie alla misurazione senza contatto, un sensore di distanza laser funziona senza usura ed è di lunga durata. A seconda dell'ambiente in cui il dispositivo deve essere installato, sono disponibili sensori con robusto alloggiamento esterno, che protegge contro gli spruzzi d'acqua, le variazioni di temperatura e altre influenze e contribuisce a una lunga durata.

PNP o NPN come sensore di uscita?

In caso di tensione di alimentazione positiva comune (+V) si seleziona il sensore di uscita NPN, in caso di tensione di alimentazione negativa comune (-V) si seleziona l'uscita PNP. Quando un NPN/PNP viene collegato a un controller programmabile (SPS), il suo stadio d'ingresso riconosce lo stato del sensore, ma a tale scopo il sensore deve essere dello stesso tipo del PLC.

Quali sono le differenze tra i sensori di distanza laser e i sensori a ultrasuoni più economici?

Per quanto riguarda la misurazione della distanza, in genere si preferiscono sensori ottici come i sensori di distanza laser, in quanto hanno una maggiore precisione di misurazione rispetto ai sensori a ultrasuoni utilizzati in altri settori. I sensori a ultrasuoni inviano impulsi a ultrasuoni e rilevano il ritardo temporale dell'eco che ritorna. Questo processo è più soggetto a interferenze e può fornire risultati errati, ad esempio in caso di ostacoli, misurazioni su inclinazioni o in caso di misurazioni di distanze ridotte.