Laser là gì ? | Cảm biến đo khoảng cách bằng laser

Cảm biến laser là gì ? Ánh sáng là một trong những yếu tố rất quan trong trong cuộc sống con người. Nó giúp con người thấy được mọi thứ xung quanh chúng ta. Nơi mà có ánh sáng chiếu qua là mọi sống động thực vật ở nơi đó phát triển mạnh. Có một loại ánh sáng được con người phát minh ra vào khoảng đầu thế kỷ 20. Ánh sáng này sinh ra phục vụ rất nhiều cho con người trong quá trình sản xuất, sinh hoạt, y tế, …

Đó chính là loại ánh sáng Laser. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật tia laser đã được ứng dụng vào rất nhiều các hạng mục quan trọng trong đời sống của chúng ta như y học, thông tin liên lạc, công nghiệp, khoa học và công nghệ và quân đội. Hôm nay Trọng sẽ giới thiệu đến các bạn về ứng dụng của Laser trong bài viết này nhé. Nào chúng ta cùng đi tìm hiểu thôi!

Laser là gì ?

Laser hay được biết đến với cái tên tiếng anh là Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Được đọc theo phiên âm tiếng Việt là (La – de hay Lây-dơ). Được hiểu rằng là sự khuếch đại của ánh sáng bằng phát xạ kích thích.

Tia laser là gì ?

Tia laser là một loại ánh sáng đặc biệt được tạo ra nhờ “Sự khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ phát ra khi kích hoạt cao độ các phần tử của môi trường”. Laser được tạo ra nhờ thuyết lượng tử của Albert Einstein.

Các loại tia laser ?

Chúng ta có thể dự vào môi trường của hoạt chất mà chia ra thành 4 loại tia laser khác nhau. Đó là laser rắn, laser lỏng, laser khí và laser bán dẫn.

Laser rắn: Hiện nay có hơn 200 loại chất rắn khác nhau có thể làm môi trường của hoạt chất. Ví dụ như thủy tinh, thủy tinh thể, ruby…

Laser lỏng: Tia laser được tạo ra trong môi trường hoạt chất dạng lỏng gọi là laser lỏng. Ví dụ như laser xung nhuộm sử dụng thuốc nhuộn làm môi trường hoạt chất.

Laser khí: Là loại laser được tạo ra trong môi trường chất khí. Điều kiện để có được laser khí là ánh sáng laser có độ kết dính và chùm sáng cao.

Laser bán dẫn: Là loại thông dụng nhất hiện nay được ứng dụng nhiều trong cuộc sống hàng ngày như máy in laser, máy đọc mã vạch…

Cảm biến laser

 Cảm biến laser là một loại cảm biến sử dụng công nghệ tia laser để đo lường các giá trị vật lý như độ dài, lưu lượng, tốc độ… với bộ chuyển đổi quang điện được tích hợp bên trong, các tín hiệu quang thu được từ cảm biến sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện. Thông qua việc lọc, khuếch đại và chỉnh lưu các mạch tương ứng, tín hiệu đầu ra sẽ được chuyển đổi thành giá trị đo.

Cảm biến laser là gì ?

Loại cảm biến laser được sử dụng rộng rãi tiếp theo hầu như bạn có thể tìm thấy ở bất cứ đâu chính là cảm biến laser phát hiện vật cản, loại cảm biến này có thể sử dụng như một cảm biến tiệm cận để phát hiện các vật thể đang tiến lại gần vùng đặt cảm biến.

Cảm biến laser phát hiện vật cản có ý nghĩa rất quang trọng trong các ngành công nghiệp tự động hóa như công nghệ lái, dừng, đỗ ô tô tự động, đóng vai trò như “mắt thần” của các robot thông minh… và nhiều ứng dụng khác trong thời đại công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ như hiện nay

Cảm biến phát hiện vật cản bằng laser có thể được sử dụng dưới dạng một cảm biến thu phát chung hoặc dùng hai cảm biến thu phát riêng để tăng độ mạnh và độ nhạy của tín hiệu.

Nguyên lý cảm biến laser

Nguyên lý của cảm biến Laser mình sẽ chia làm hai phần như sau. Đối với mỗi khoảng cách chúng ta có thể sử dụng những nguyên lý dưới đây để đảm bảo độ chính xác nhé.

Nguyên lý góc tam giác

Thường ứng dụng cho các cảm biến laser phát hiện ở tầm ngắn (khoảng 1.5 – 60cm), sử dụng công nghệ CMOS và cho độ chính xác cao. Hoạt động dựa trên nguyên tắc tam giác quang học của máy ảnh tuyến tính CMOS.

Đối với loại này, cảm biến sẽ phát một chùm tia laser tam giác khuếch tán truyền qua thấu kính và đến mục tiêu, khi đến mục tiêu chùm tia này sẽ bị phản xạ và quay trở lại cảm biến, tại đây chùm tia sáng sẽ được hội tụ lại một điểm trên cảm biến CMOS

Khoảng cách đến đối tượng mục tiêu sẽ được tính toán dựa trên sự thay đổi của góc phản xạ.

Nguyên lý thời gian bay

Đối với các phép đo khoảng các tầm xa (từ 1cm đến hơn 100m), ta thường sử dụng theo nguyên lý thời gian bay. Các cảm biến hoạt động theo nguyên lý này thường sử dụng một diode phát để tạo ra xung rất ngắn của ánh sáng đỏ hoặc tia hồng ngoại phổ hẹp chiếu đến mục tiêu, sau đó tia laser sẽ phản xạ ngược lại và đi vào diot thu của cảm biến.

Giá trị khoảng cách đo từ cảm biến đến vật thể sẽ được tính dựa vào khoảng thời gian mà tia laser truyền đi cho đến khi phản xạ về, nhân với hằng số tốc độ ánh sáng.

Ứng dụng cảm biến laser

Những lĩnh vực liên quan tới Laser khá phổ biến. Chúng có mặt trong hầu hết các khâu máy móc của nhà máy. Điển hình như là:

 Đo kích thước

Xác định vị trí của vật thể là một trong những ứng dụng hàng đầu của laser. Một ứng dụng thường thấy là chúng có thể phát hiện được các loại sản phẩm có trên băng tải hay không. Hoặc thậm chí chúng còn được ứng dụng để phát hiện những sản phẩm chồng chéo lên nhau.

Ngoài phát hiện vật trên băng tải thì phát hiện mực nước người ta cũng sử dụng cảm biến Laser. Chúng có thể đo mức nước xa tới cả 100m so với vị trí lắp đặt cảm biến nhưng vẫn đảm bảo được độ chính xác cao.

Đo độ dày của tấm kim loại 

 Khi sản xuất các loại tấm kim loại thép, tôn thì trong qau trình tạo ra chúng luôn có bước cuối cùng đó là kiểm tra độ dày mỏng của tấm hoặc kiểm tra những điểm có vết khuyết, lỗi.

Để làm được điều đó thì người ta thường sử dụng cảm biến Laser. Chúng phá hiện được độ dày mỏng của tẩm kim loại với độ chính xác tương đối cao và hơn nữa thời gian đáp ứng cảu chúng được tính bằng mini giây. Cho nên loại cảm biến này khá chuộng trong các hệ thống tự động hoá.

Đo hình trụ

Đo giá trị goc nghiêng, chiều dài, độ chênh lệch đường kính trong và ngoài, độ conic hoặc đồng tâm. Ứng dụng này khá đặc biệt, chúng thường dùng để kiểm tra các trục cần độ chính xác cac.

Các bạn thấy các trục Xilanh trắng trắng trong xe múc, hoặc xe cẩu không. Để tạo ra được một trục có độ chính xác cao như thì bắt buộc các nhà máy sản xuất phải cần đến cảm biến laser.

Đo chiều dài 

Đặt vật cần đo trên băng tải ở vị trí đã định, cảm biến laser sẽ phát hiện được vật và đồng thời kích hoạt quét laser để đo độ dài của vật mẫu.

Hoặc một ứng dụng khác là đo chiều dài của tấm kim loại cần cắt. Trong khâu cắt phôi của các cuộn tôn dài thành từng tấm tôn có chiều dài cố định thì cảm biến laser cũng được ứng dụng phổ biến.

Kiểm tra tính đồng nhất 

 Đặt nhiều cảm biến laser theo hướng nghiêng so với chuyển động của phôi cần đo và xuất dữ liệu đo của các cảm biến này. 

Từ dữ liệu cảm biến thu được từ các hướng khác nhau bạn có thể dễ dàng biết được phôi cần đo có kích thước chính xác hay có lỗi vè mặt ngoại quan hay không.

Kiểm tra linh kiện điện tử

Hai máy quét laser được sử dụng để đặt các linh kiện cần được kiểm tra vào giữa chúng. Sau quá trình quét bạn có thể biết được chính xác kích thước củng như các lỗi xuất hiện trên bề mặt của linh kiện.

Kiểm tra mức chiết rót

Cảm biến laser được tích hợp vào các dây chuyền sản xuất, chiết rót được sử dụng như một cảm biến đo mức dung dịch. Với ứng dụng này, bạn có thể có thể kiểm tra quá trình chiết rót có đảm bảo đủ chát lượng hay không một cách chính xác và nhanh chóng.

Kết luận !

Trên đây là tất cả kiến thưc liên quan tới Laser và ứng dụng của chúng trong đời sống con người. Chúng phục vụ con người trên nhiều lĩnh vực khác nhua. Hi vọng bài viết này sẽ bổ sung thêm kiến thức cho các đọc giả. Và một điều nữa là các loại cảm biến Laser này bên mình không kinh doanh nhé. Cảm ơn các bạn đã theo dõi bào viết.

Lên hệ 
Kỹ Sư Cơ Điện Tử – Mr Trọng
Mobi/ Zalo: 0975 116 329
Email: trongle@huphaco.vn