เลเซอร์เซนเซอร์ KEYENCE LR-TB5000

KEYENCE LR-TB5000 คือเครื่องวัดระยะเลเซอร์ TOF ในตัวของแอมพลิฟายเออร์ เซ็นเซอร์ ของซีรีส์ KEYENCE LR-T. เป็นรุ่นแบบกระจายแสงสะท้อนสำหรับการตรวจจับระยะไกล, พร้อมสายตรงมาตรฐานและจัดอยู่ในประเภท Laser Class 2. การใช้หลักการวัดเวลาการบิน, ให้การวัดระยะทางที่เสถียรและการตรวจจับการปรากฏตัวของวัตถุภายในระยะ 60 มม. ถึง 5,000 มม. ประสิทธิภาพแทบไม่ได้รับผลกระทบจากสีเลย, วัสดุหรือมุมพื้นผิวของชิ้นงาน. มีการป้องกันน้ำเข้าสูงระดับ IP65/IP67, มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพการทำงานที่ซับซ้อน เช่น สายการผลิตระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม, โลจิสติกส์ & เครื่องจักรคลังสินค้าและก่อสร้าง. เป็นตัวเลือกหลักสำหรับการตรวจจับระยะไกลและความน่าเชื่อถือสูงในไซต์งานอุตสาหกรรม.

1. รายละเอียดรหัสรุ่น

แบบอย่าง: LR-TB5000

กฎเพิ่มเติมสำหรับส่วนต่อท้ายของชุดข้อมูลเดียวกัน: คำต่อท้าย `C` ย่อมาจากประเภทตัวเชื่อมต่อ M12; คำต่อท้าย `CL` ย่อมาจากขั้วต่อ M12 ที่มีคลาสเลเซอร์พลังงานต่ำ 1.

2. ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคหลัก

2.1 ประสิทธิภาพการตรวจจับ

2.2 ลักษณะทางไฟฟ้า

2.3 ด้านสิ่งแวดล้อม & พารามิเตอร์ทางกายภาพ

3. การเปรียบเทียบข้ามรุ่นภายในซีรีส์

4. คำจำกัดความของพินสำหรับเวอร์ชันเคเบิล

LR-TB5000 ติดตั้งสายเคเบิลแบบหลายแกนตรง. คำจำกัดความของสายไฟมาตรฐานมีดังนี้:

บันทึก: คำจำกัดความของพินจะแตกต่างกันไปสำหรับสายเคเบิลแบบขยาย 8 คอร์. ไม่สามารถใช้เอาต์พุตแบบอะนาล็อกและอินพุตภายนอกพร้อมกันได้; สลับฟังก์ชั่นผ่านการตั้งค่าเมนู.

5. การใช้งานทั่วไป
6. โลจิสติกส์ & คลังสินค้า: การตรวจจับการเข้าใช้สำหรับที่ตั้งคลังสินค้าอัตโนมัติ, สิ่งกีดขวางสำหรับ AGV, การยืนยันการมีผลิตภัณฑ์อยู่ในสายการเรียงลำดับ. ความสามารถระยะไกลเหมาะกับพื้นที่คลังสินค้าขนาดใหญ่.
7. การผลิตยานยนต์: การวางตำแหน่งเวิร์กสเตชันบนสายพานลำเลียงตัวถัง, การตรวจจับการติดตั้งเครื่องมือ, การตัดสินตำแหน่งสำหรับชิ้นส่วนปั๊มขึ้นรูปขนาดใหญ่. ความต้านทานต่อน้ำมันและความต้านทานต่อแสงโดยรอบปรับให้เข้ากับสภาพการทำงานที่สมบุกสมบัน.
8. เครื่องจักรก่อสร้าง: ขีดจำกัดความสูงสำหรับแท่นยก, การตรวจจับตำแหน่งสำหรับแขนกล, การวัดความสูงของเสาเข็มวัสดุ. ทนต่ออุณหภูมิได้กว้างและระดับการป้องกันสูงเหมาะกับสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่รุนแรง.
9. 3ค & อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์: การนับชิ้นส่วนในสายการผลิต, การตรวจจับสิ่งตกค้างของวัสดุม้วน, การตรวจสอบความสูงของสินค้าที่บรรจุหีบห่อ. ตัวเครื่องขนาดกะทัดรัดเหมาะกับพื้นที่การติดตั้งที่แคบ.
10. อุปกรณ์อัจฉริยะ: การวางตำแหน่งชิ้นงานบนสายพานลำเลียงแบบวงกลม, การควบคุมจังหวะสำหรับอุปกรณ์ยก, การตรวจจับวัตถุที่หลายสถานี. รองรับเครือข่ายเซ็นเซอร์หลายตัวที่ปราศจากการรบกวน.
11. การแก้ไขปัญหาเมทริกซ์

7. การดำเนินการต้องห้าม & กฎความปลอดภัย
8. ความปลอดภัยของเลเซอร์: ห้ามมองเข้าไปในตัวปล่อยเลเซอร์โดยตรงหรือเล็งลำแสงเลเซอร์ไปที่ดวงตาของมนุษย์. การสัมผัสกับชั้นเรียนในระยะยาว 2 เลเซอร์อาจทำให้ดวงตาเสียหายได้.
9. ข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม: ห้ามใช้ในบรรยากาศก๊าซที่ระเบิดได้. อย่าแช่เครื่องในของเหลวเป็นเวลานาน. IP67 มีไว้เพื่อการป้องกันน้ำกระเซ็นและฝุ่นชั่วคราวเท่านั้น.
10. ข้อกำหนดด้านไฟฟ้า: อย่าใช้แรงดันไฟฟ้าเกิน 12~24VDC. อย่าเชื่อมต่อเอาต์พุตสวิตช์เข้ากับไฟ AC โดยตรง. หลีกเลี่ยงการเดินสายไฟร่วมกับสายไฟเพื่อป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า.
11. ข้อกำหนดในการติดตั้ง: อย่าติดตั้งในบริเวณที่มีการสั่นสะเทือนหรือแรงกระแทกเกินข้อกำหนด. อย่าบังเลนส์หรือโครงสร้างการกระจายความร้อน. อย่าติดสติกเกอร์หรือสิ่งปกคลุมบนเลนส์.

หลักการตรวจจับของเซนเซอร์ชนิดสะท้อนแสงแบบกระจาย LR-TB5000 ของ KEYENCE

LR-TB5000 คือ Time-of-Flight แบบกระจายและสะท้อนแสง (ทีโอเอฟ) เซ็นเซอร์เลเซอร์. หลักการตรวจจับประกอบด้วยสองส่วนหลัก: โครงสร้างเส้นทางแสงแบบกระจายแสงสะท้อน (กำหนดโหมดการแพร่กระจายและการตรวจจับแสง) และอัลกอริธึมการกำหนดช่วง TOF แบบพัลซ์ (ตรรกะหลักในการคำนวณระยะทาง). การออกแบบที่ผสมผสานกันช่วยให้การตรวจจับมีความเสถียรในระยะไกลโดยไม่มีตัวสะท้อนแสง, โดยมีอิทธิพลน้อยที่สุดจากลักษณะเป้าหมาย.

7.1 กลไกการทำงานของเส้นทางแสงแบบกระจายแสงสะท้อน

เซ็นเซอร์แบบรวมนี้ใช้การออกแบบตัวส่งและตัวรับแบบรวม. ขั้นตอนการทำงานมีดังนี้:

1. เครื่องส่งเลเซอร์ภายในจะปล่อยพัลส์เลเซอร์สีแดงแบบคอลลิเมตไปข้างหน้าผ่านเลนส์.
2. เมื่อเลเซอร์กระทบพื้นผิวเป้าหมาย, แสงกระจัดกระจายไปทุกทิศทุกทาง (การสะท้อนแบบกระจาย) เนื่องจากพื้นผิวขรุขระของชิ้นงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่.
3. แสงที่กระจัดกระจายส่วนหนึ่งเดินทางกลับไปตามเส้นทางเดิม, เข้าสู่เลนส์รับและถูกจับโดยตัวรับโฟโตอิเล็กทริคภายใน.

ความแตกต่างที่สำคัญจากโฟโตอิเล็กทริคเซนเซอร์แบบกระจายแบบดั้งเดิม:

เซ็นเซอร์กระจายแสงทั่วไปจะตัดสินการมีอยู่ของวัตถุตามความเข้มของแสงที่ได้รับ. การตรวจจับล้มเหลวอย่างง่ายดายสำหรับวัตถุดูดซับความมืด, กระจกเงาสูงหรือเป้าหมายระยะไกลเนื่องจากมีแสงสะท้อนไม่เพียงพอหรือมากเกินไป.

LR-TB5000 คำนวณระยะทางโดยอิงตามสัญญาณเวลาของแสงสะท้อนเพียงอย่างเดียว. มันจะทำงานได้ตามปกติตราบใดที่ไฟกลับถึงเกณฑ์ขั้นต่ำเพื่อกระตุ้นจังหวะเวลา, ดังนั้นจึงแทบไม่ได้รับผลกระทบจากสีของเป้าหมาย, วัสดุและมุมพื้นผิว.

7.2 หลักการสำคัญของช่วง TOF แบบพัลซ์

ทีโอเอฟ (เวลาบิน) เป็นเทคโนโลยีหลัก. โดยจะคำนวณระยะทางสัมบูรณ์โดยการวัดเวลาการเดินทางไปกลับของลำแสงเลเซอร์ระหว่างเซ็นเซอร์และเป้าหมาย.

สูตร:

$$ d = \frac{c \times \Delta t}{2} $$

$ดี$: ระยะห่างจริงระหว่างเซ็นเซอร์และเป้าหมาย

$ค$: ความเร็วแสงในอากาศ (ประมาณ. $3\times10^8\ \text{เมตร/วินาที}$)

$\เดลต้าที$: เวลาไปกลับของพัลส์เลเซอร์จากการปล่อยไปยังการรับ

แบ่งตาม 2: เลเซอร์เดินทางเป็นวงกลม (การปล่อยแสง → การสะท้อน → การรับ)

ขั้นตอนการทำงาน:

1. วงจรขับเคลื่อนจะควบคุมเลเซอร์ไดโอดเพื่อปล่อยพัลส์แคบระดับนาโนวินาที, ในขณะเดียวกันวงจรจับเวลาความเร็วสูงก็เริ่มนับ.
2. เลเซอร์ที่สะท้อนกลับจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยโฟโตไดโอดความไวสูง, ซึ่งจะหยุดวงจรไทม์มิ่ง.
3. MCU ในตัวจะประมวลผลข้อมูลความแตกต่างของเวลาพร้อมการชดเชยอุณหภูมิและการแก้ไขแสงโดยรอบ, จากนั้นแปลงข้อมูลเป็นค่าระยะทางแบบเรียลไทม์.
4. ระยะทางที่คำนวณได้จะถูกเปรียบเทียบกับเกณฑ์ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าและหน้าต่างการตรวจจับ. เซ็นเซอร์จะส่งสัญญาณสวิตช์/อนาล็อกที่สอดคล้องกัน, และข้อมูลระยะทางดิบสามารถส่งผ่าน IO-Link.

7.3 การเพิ่มประสิทธิภาพทางเทคนิคที่สำคัญ

เพื่อให้การตรวจจับกระจายที่ระยะ 5 เมตรมีความเสถียรและเป็นไปตามคลาส 2 มาตรฐานความปลอดภัยของเลเซอร์, เซ็นเซอร์ใช้การออกแบบที่ปรับให้เหมาะสมหลายแบบ:

1. ชีพจรแคบ & เลเซอร์กำลังสูงสุดสูง

เทคโนโลยีการขับเคลื่อนพัลส์ที่แคบเป็นพิเศษระดับนาโนวินาทีให้พลังงานทันทีสูงและพลังงานเฉลี่ยต่ำ. มันเป็นไปตามคลาส 2 ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของดวงตาและรับรองสัญญาณที่สามารถระบุได้จากแสงสะท้อนระยะไกลที่อ่อนแอ.

2. วงจรรับ SNR สูง

ติดตั้งฟิลเตอร์ออปติคัล band-pass และชิปประมวลผลสัญญาณเฉพาะ, มันจะตอบสนองต่อพัลส์เลเซอร์ที่ตรงกันเท่านั้น. ลดการรบกวนจากแสงจากหลอดไส้และแสงแดดได้อย่างมีประสิทธิภาพ, และทำงานได้อย่างเสถียรภายใต้แสงโดยรอบจนถึง 100,000 ลักซ์.

3. อัลกอริธึมการชดเชยอุณหภูมิดริฟท์

เซ็นเซอร์อุณหภูมิในตัวแก้ไขความเบี่ยงเบนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของความเร็วแสงและวงจรไทม์มิ่ง, รักษาความแม่นยำในการตรวจจับที่สม่ำเสมอภายใน -20~55℃.

4. การปราบปรามการรบกวนซึ่งกันและกัน

เมื่อมีการติดตั้งเซ็นเซอร์หลายตัวอย่างใกล้ชิด, เปิดใช้งานฟังก์ชันป้องกันการรบกวน. พัลส์เลเซอร์จะถูกเซโดยอัตโนมัติเพื่อหลีกเลี่ยงการตัดสินสัญญาณข้ามที่ผิดพลาด. ขึ้นไป 4 เซ็นเซอร์สามารถทำงานเป็นกลุ่มได้.

7.4 ขีดจำกัดการใช้งานของการตรวจจับแบบกระจายแสงสะท้อน

ข้อจำกัดตามหลักการทำงาน:

การตรวจจับที่เสถียร: เนื้อแมทที่สุด, ชิ้นงานหยาบและกึ่งเงา, โดยไม่คำนึงถึงสี (ดำ/ขาว/สี) และวัสดุ (โลหะ/พลาสติก/ไม้).

การตรวจจับที่จำกัด: พื้นผิวกระจกเอียงสูงชัน (แสงทั้งหมดสะท้อนออกจากตัวรับ), วัสดุแห่สีดำหนา (ไฟกลับต่ำกว่าเกณฑ์), วัตถุโปร่งใส/โปร่งแสง (เลเซอร์ทะลุหรือหักเห).

โซนตาบอดขั้นต่ำ: 60มม. ไม่สามารถตรวจจับเป้าหมายภายในระยะ 60 มม. ได้ตามปกติ.