什麼是位移感測器（位移計）和尺寸測量系統？什麼是位移感測器？

位移感測器（位移計）主要用於測量物體相對於參考位置的移動範圍。位移感測器有多種用途。其主要用途是尺寸測量，以確定物體的寬度、高度和厚度。選擇最佳設備時，需要考慮準確性、應用和使用環境。

什麼是測量感測器？

測量感測器是一種用於測量物體以確定其尺寸的設備，例如透過將光線變化轉換為電訊號，當物體與雷射光束相交時。

新的尺寸測量技術為業界帶來了許多好處，例如實現新的製造流程、提高測量吞吐量，並在製造過程中為流程改進提供詳細資訊。在購買和使用新的測量技術之前，了解相關儀器的全部功能至關重要。理解新的測量系統比看起來要困難得多。事實上，它非常困難，至少在美國工業界，理解這項技術已被證明是採用先進測量系統的一個重大障礙。

位移測量感測器的測量主要分為兩類：與物體直接接觸進行的接觸式測量，以及利用磁場和聲波進行的非接觸式測量。以下是每種方法的特點：

Item 非接觸式 接觸式
光學 渦流 超音波 雷射聚焦法
適用檢測目標 大多數目標 金屬 大多數目標

大多數目標

 固體
量測距離 正常 短 長 短 短
精度 高 高 低 高 高
反應速度 快 快 慢 一般 慢
灰塵、水、油等  差 強 正常 正常 強
測量表面 小 一般 大 小 小

應用

位移感測器有許多應用，服務於各種目的。以下是一些應用範例。

  • 外徑 – 測量工廠大量生產的圓柱體直徑，以確定組件是否合格。
  • 3D 形狀 – 不僅檢查物品是否變形，還在平面上測量物體在每個方向上的尺寸。
  • 行程和定位 – 測量相機模組等物體的行程量。這是為了檢查物體是否已到達正確位置。
  • 高度和階梯 – 確定物體的高度是否完全均勻，並檢查是否有任何異常的階梯。
  • 翹曲和平面度 – 檢查鋼樑等物品是否以某種方式翹曲。您還會檢查物體（例如金屬板）的平面度。
  • 厚度 – 測量以確保物體具有所需的厚度。例如，一塊木頭是否具有所需的厚度並符合行業標準。

三角測量法

這些感測器使用三角測量法來測量物體。有些感測器採用所謂的 CMOS (CCD)，而另一些則採用 PSD。我們將同時了解這兩種方法，以便更好地理解它們。

PSD 方法

來自光源（例如蠟燭或手電筒）的光線被透鏡聚光並引導到物體上。光線被重新導向的設備稱為一維位置感測器 (PSD)。PSD 透過接收透鏡接收光線。在此過程中，如果被測物體以任何方式移動或偏移，PSD 上的成像位置將會改變，並且平衡可能會被打破。這些感測器正迅速過時，並被更準確、更便宜的 CMOS 感測器取代。

CMOS (CCD) 方法

使用CMOS（CCD）作為接收光元素的傳感器，能提供更精確的位移測量，且不受物體顏色及質地影響。此外，該傳感器能檢測CMOS（CCD）中各個像素的光量，並將其轉換為距離。

激光點在CMOS探測器陣列上的位置與傳感器與目標之間的距離成正比。通常，一維傳感器比電容探頭擁有更大的測量範圍，儘管解析度稍低，範圍為2-200 mm（0.08 – 8英寸），解析度可達0.25 µm（10微英寸）。MTII的一維傳感器具有模擬和數位輸出，不使用獨立控制器，並能以高達40k樣本/秒的速度採樣目標存在情況。這使頻率響應約為20 kHz。

激光適合需要較大目標間距的應用，且適用於非導電目標。

2D/3D線激光位移傳感器

這些傳感器由線激光發射器和CMOS相機組成。該傳感器以高達6 kHz的速率檢測目標下方的整體輪廓（激光條紋的線性位移），基本上使用與一維激光傳感器相同的激光三角測量原理。如果傳感器在目標表面移動，並通過連接至2D傳感器的編碼器追蹤該運動，它將成為一個3D測量系統，能繪製目標的表面輪廓（3D線性位移）。

2D/3D傳感器比一維傳感器更複雜，需外部軟體來處理所測量的高度輪廓/位移。

2D/3D Protrak傳感器具有GigE介面，可用於擷取目標的3D影像。結合標準的相機視覺處理軟體，它可用於光學字元辨識（OCR）、條碼閱讀及自動檢測。這些傳感器非常適合焊縫檢測、工業機器人流程引導和自動檢測。

2D/3D線傳感器的缺點

它們在髒污、油膩或潮濕環境下表現不佳。需要使用者軟體來正常運作。