Métodos de medición de distancias en la tecnología de sensores láser

Los sensores láser (también sensores optoelectrónicos) se utilizan en muchos ámbitos de la industria y la investigación para medir distancias de forma rápida y fiable. Para la medición se utiliza generalmente el método de la triangulación, la medición del tiempo de vuelo o el desplazamiento de fase. Cada uno de estos métodos de medición ofrece diferentes ventajas e inconvenientes.
Como especialista en medición de distancias para aplicaciones de medición personalizadas, WayCon Positionsmesstechnik GmbH ofrece todos los métodos de medición láser para garantizar la selección del sensor óptimo.

Triangulación láser

En el método de triangulación láser, el emisor del sensor emite un rayo láser continuo que incide en el objetivo. A continuación, el receptor del sensor detecta el punto láser en el objeto de medición, que presenta dispersión de luz difusa. La distancia entre el sensor y el objeto medido viene determinada por el ángulo entre la luz difusa emitida y la luz difusa recibida. Las ventajas del método de triangulación láser son la elevada frecuencia de medición y la precisión que puede lograrse con este método. Debido a su diseño, que requiere un emisor y un receptor independiente, el alcance de este método de medición es limitado. A medida que aumenta la distancia entre el objeto a medir y el sensor, también debe aumentar la distancia entre el transmisor y el receptor, por lo que el método de triangulación sólo es adecuado para rangos de medición más cortos.
Un ejemplo de sensores que funcionan con el principio de triangulación es el sensor láser LAW. La serie LAW se caracteriza por su elevada frecuencia de medición de 30 kHz. El sensor de alta precisión mide con un rango de medición de 4 mm y una linealidad de 2 µm.

Medición del tiempo de ejecución

En la medición del tiempo de vuelo con láser, se emite un breve pulso de luz que se refleja desde el objeto de medición hasta el sensor. Para conseguir una reflexión fiable, se utiliza con este fin una lámina reflectante en distancias más largas. Gracias a la constancia de la velocidad de la luz, la distancia entre el sensor y el objeto medido puede calcularse fácilmente utilizando el tiempo transcurrido entre el envío y la recepción del impulso luminoso. Como el transmisor y el receptor pueden situarse cerca el uno del otro con este método, es posible medir distancias mayores que con la triangulación. Sin embargo, la precisión y la resolución se resienten debido a la sofisticada medición del tiempo utilizada en este método.
Con un alcance de medición de hasta 50 m, el sensor láser de tiempo de vuelo LAV ofrece un alcance de medición significativamente mayor que los sensores de triangulación. El rango de temperaturas de funcionamiento de -30 a +55 °C también significa que el sensor láser de tiempo de vuelo LAV puede utilizarse en zonas donde otros sensores láser ya no pueden emplearse.

Medición del desplazamiento de fase

El método de medición del desplazamiento de fase utiliza las propiedades ondulatorias de la luz. La fase del rayo láser reflejada por el objeto de medición se compara con la del rayo láser emitido. Basándose en el desplazamiento de fase entre los dos haces láser, se puede determinar con extrema precisión la distancia al objeto de medición. Al igual que los sensores de tiempo de vuelo, los sensores de desplazamiento de fase alcanzan rangos de medición muy largos, pero son mucho más precisos que los sensores de tiempo de vuelo. Sin embargo, debido a que el proceso de evaluación es más complejo, los sensores láser de distancia que miden mediante comparación de desplazamiento de fase son significativamente más lentos.
El sensor láser de distancia LLD-150 mide con este método. El sensor alcanza impresionantes alcances de hasta 150 m y tiene una linealidad de ±3 mm a pesar de la gran distancia.

Combinar métodos de medición

Como la estructura del transmisor y del receptor son similares en los métodos de medición del tiempo de vuelo y de desplazamiento de fase, estos métodos y, por tanto, también sus ventajas pueden combinarse bien. Los sensores láser de distancia de la serie LDI hacen precisamente eso. Con un alcance de medición de 500 metros, los sensores alcanzan distancias mayores que cualquier otro sensor de su clase. Con una linealidad de hasta ±1 mm y una frecuencia de medición de 50 Hz, no sólo son extremadamente precisas, sino también comparativamente rápidas. Aún más impresionante es su precisión de repetición de sólo ±0,3 mm.
Para aprovechar todo el alcance del sensor láser LDI, se fija al objeto de medición una lámina reflectante con un alto grado de reflexión. Si la aplicación no requiere todo el alcance, también se pueden realizar mediciones en otras superficies, lo que reduce el alcance de medición a 100 metros. El sensor láser ofrece un rendimiento muy bueno incluso en superficies difíciles. Incluso las superficies calientes, como las que se encuentran en la industria siderúrgica, no suponen ningún problema para el LDI. Además, la pequeña carcasa (140 mm x 78 mm x 48 mm) y la gran selección de señales de salida (0...20 mA, RS232, RS422, RS485, SSI, ProfiNet, EtherNet y EtherCAT) permiten una instalación y una conexión al sistema sencillas para una amplia gama de aplicaciones.

Encontrará ejemplos de aplicación de estos métodos de medición en nuestra página de aplicaciones de la tecnología de sensoresláser.
Puede encontrar más sensores que funcionan con estos métodos en nuestra página de productos de sensores láser.