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レーザ変位センサ - 変位センサ(検査・判別・測定用センサ)

レーザ変位センサ

レーザ変位センサの測距原理

レーザ変位センサの測距原理は、三角測量を応用した方式で、投光素子とリニアイメージセンサ(Linear Image Sensor)の組み合わせで、測距(変位量の検出)を行ないます。

パナソニック デバイスSUNXレーザ変位センサの投光素子には、半導体レーザが用いられており、その光は投光レンズを通して集光され、対象物に投射されます。
その際、対象物から反射した光線の一部は受光レンズを通してリニアイメージセンサ上に光スポットを作り、対象物が移動するとリニアイメージセンサ上の光スポットも移動しますので、その位置変化を検出することで、対象物の変位量を検出することができます。

受光素子にはリニアイメージセンサ以外にも、位置検出素子(PSD : Position Sensitive Device)を使用したものがあります。リニアイメージセンサはセルごとの受光量を検出できるため、対象物の表面の影響によってスポット内に光量のばらつきがあっても、より正確に光量のピーク位置を検出することができ、対象物表面の影響による誤差を大幅に抑えることができます。一方、位置検出素子(PSD)では、光スポット全体の光量重心位置のみの情報しか得られないので測定の精度は劣りますが、内部回路が簡素化できるなどのメリットがあります。

原理 : V字溝の場合

<リニアイメージセンサ方式>

スポット光のピーク位置を測定しますので、2次反射光の影響を受けず誤差が生じません。

<PSD方式>

スポット光全体の光量の重心を位置情報として測定しますので、2次反射光による誤差が生じます。

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特長

非接触で検出ができる

光を媒体とし対象物に触れないで検出するため、対象物もセンサも全く傷付かず長期の使用が可能です。

応答時間が短い

高速な光を媒体とし、すべて電子回路で構成されていますので、応答時間が短く、高速ラインでも楽に対応できます。

高精度の検出ができる

精密な光学系と電子回路技術により、最高0.01μm(HL-C2シリーズ)の精度まで実現します。

ワークに合わせた検出ができる

ICの足ピンのような微小物体には微小スポット光、切削面などの乱反射面にはラインスポット光を用いることにより、安定した検出が可能です。

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レーザ変位センサの上手な使い方

材質・色の差がある場合

移動する対象物の材質・色が極端に異なる変位測定を行なう場合、下図のように取り付けることで測定誤差を最小限に抑えることができます。

狭い場所や凹部での測定

狭い場所や穴の中で変位測定を行なう場合、投光部から受光部までの光路を遮らないように取り付けてください。

回転体の測定

回転体を測定する場合、下図のように取り付けることで回転体の上下の振れや位置ずれなどの影響を抑えて測定することができます。

黒色物体・光量不足の場合

反射率が低い黒色物体の変位測定を行なう場合、受光部での光量が減少し、PSDから得られる信号が小さくなり、分解能の低下を招きます。このような場合、受光量を多くするために下図のように取り付けてください。

<正反射取り付け>

反射光量の大きい正反射成分を受光することで改善します。

<検出物体に近づける>

受光量は検出物体との距離の二乗に反比例します。検出物体との距離を近づけると受光量が多くなります。

段差がある場合

移動する対象物に段差がある場合、下図のように取り付けることで段差エッジの影響を抑えて測定することができます。

センサヘッドを壁面に取り付ける場合

壁面での多重反射光が受光部に入光しないように、下図のように取り付けてください。また、壁面の反射率が高い場合には、光沢のない黒色にすると効果的です。

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