سنسور لیزر (Laser Displacement Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور لیزر (Laser Displacement Sensor) :
سنسور لیزر یک سنسور فاصله سنج و جابجایی با دقت بسیار بالا است که از پرتو لیزر برای اندازه گیری فاصله تا یک هدف استفاده می کند. این سنسورها به دلیل دقت، سرعت و تمرکز بالای پرتو لیزر، در کاربردهای دقیق صنعتی و تحقیقاتی بسیار محبوب هستند. چندین روش مختلف برای اندازه گیری با لیزر وجود دارد:
روش مثلثسازی (Triangulation): رایج ترین روش برای فاصله های کوتاه تا متوسط (چند میلی متر تا چند متر). یک پرتو لیزر به سطح هدف تابیده می شود. نور بازتابیده شده توسط یک لنز روی یک آشکارساز نوری (معمولا CCD یا PSD) متمرکز می شود. با تغییر فاصله هدف، زاویه بازتاب تغییر کرده و نقطه تابش روی آشکارساز جابجا می شود. با استفاده از روابط مثلثاتی، این جابجایی به فاصله تبدیل می شود. این روش دقت بسیار بالایی (در حد میکرون) دارد.
روش زمان سنجی پالسی (Time-of-Flight - TOF): مشابه سنسور اولتراسونیک، اما با نور. یک پالس لیزر بسیار کوتاه به هدف تابیده شده و زمان بازگشت آن اندازه گیری می شود. سرعت نور بسیار بالاست، بنابراین برای فاصله های کوتاه به الکترونیک فوق سریع (پیکوثانیه) نیاز است. این روش برای فواصل بلند (چند متر تا چند کیلومتر) مناسب تر است و دقت آن معمولا کمتر از مثلثسازی است (چند میلی متر). LIDARها از این روش استفاده می کنند.
تداخل سنجی (Interferometry): دقیق ترین روش (نانومتر). با استفاده از تداخل امواج لیزر، تغییرات فاصله در حد کسری از طول موج قابل اندازه گیری است. این روش در آزمایشگاه ها و ماشین های ابزار فوق دقیق استفاده می شود.
\[ \text{در روش مثلثسازی: } \frac{1}{a} + \frac{1}{b} = \frac{1}{f} \quad , \quad \text{جابجایی روی سنسور} \propto \text{تغییر فاصله} \]مزایای سنسور لیزر:
دقت و وضوح بسیار بالا (تا نانومتر در نوع تداخل سنجی، میکرون در مثلثسازی).
قطر نقطه نوری بسیار کوچک (چند میکرون تا چند میلی متر) برای اندازه گیری روی سطوح کوچک یا شیارها.
سرعت پاسخ بالا (محدود به سرعت نور و الکترونیک).
قابلیت اندازه گیری از راه دور و بدون تماس.
معایب:
حساسیت به رنگ، بافت و زاویه سطح (سطوح براق یا سیاه ممکن است مشکل ایجاد کنند).
تأثیرپذیری از نور محیط (نیاز به فیلتر یا نور پالسی).
هزینه نسبتا بالا.
نیاز به رعایت ایمنی چشم (لیزرهای با توان بالا).
کاربردها: کنترل ضخامت در خطوط تولید (فولاد، کاغذ، پلاستیک)، رباتیک (هدایت دقیق)، اندازه گیری پروفیل سطح، ابعادسنجی در خطوط مونتاژ، کنترل کیفیت، اسکن سه بعدی، LIDAR در خودروهای خودران، و تجهیزات نظامی. سنسورهای لیزر ابزاری قدرتمند برای اندازه گیری های دقیق غیرتماسی هستند.
