智能傳感器檢測與應(yīng)用技術(shù) 課件 -項(xiàng)目八 激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建

智能傳感器檢測與應(yīng)用技術(shù)主編楊杰忠葉光顯鄒火軍主編楊杰忠葉光顯鄒火軍副主編黃浩兵林雙媚韋玉秋

參編農(nóng)晴晴莫小軍李仁芝秦文芳王棟平

韋文杰楊天明韋克寧黃旭張國峰唐國永陳軍主編黃浩兵林雙媚韋玉秋

參編農(nóng)晴晴莫小軍李仁芝秦文芳王棟平

韋文杰楊天明韋克寧黃旭張國峰唐國永陳軍“十四五”職業(yè)教育智能制造技術(shù)應(yīng)用專業(yè)系列教材項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建1．掌握激光傳感器的工作過程及使用方法。2．了解激光傳感器的基本組成。3．熟悉激光傳感器的基本應(yīng)用。4．掌握簡單的激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建方法。知識目標(biāo)：1．能根據(jù)控制要求，完成激光傳感器檢測模型的電氣連接與操作。2．會設(shè)置激光傳感器檢測模型的參數(shù)。3．能根據(jù)控制要求，完成激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建。能力目標(biāo)：

本項(xiàng)目主要包括激光傳感器檢測模型的電氣連接與參數(shù)設(shè)置、激光傳感器檢測模型的測量計(jì)算、激光傳感器檢測模型的編程與調(diào)試3個(gè)任務(wù)。項(xiàng)目描述目標(biāo)與描述任務(wù)1激光傳感器檢測模型的電氣連接與參數(shù)設(shè)置項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建圖8-0-1激光傳感器檢測模型知識目標(biāo)1．了解激光傳感器的定義及分類。2．了解常見激光傳感器的特點(diǎn)。3．掌握常見激光傳感器的主要原理及應(yīng)用。4．掌握激光傳感器的電路連接及參數(shù)設(shè)置方法。能力目標(biāo)1．能根據(jù)電氣原理圖，完成激光傳感器檢測模型的電路連接。2．能根據(jù)控制要求，完成激光傳感器檢測模型檢測數(shù)值的設(shè)置。工作任務(wù)

本任務(wù)是通過學(xué)習(xí)，了解激光傳感器的分類、特點(diǎn)及應(yīng)用，掌握激光傳感器檢測系統(tǒng)的組成和功能參數(shù)的設(shè)置方法，并能完成激光傳感器模型的電氣連接與操作及檢測數(shù)值的設(shè)置。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建任務(wù)1激光傳感器檢測模型的電氣連接與參數(shù)設(shè)置任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

激光傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表，其優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測量、速度快、精度高、量程大、抗光、電干擾能力強(qiáng)等。常見的激光傳感器如圖8-1-1所示。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建一、激光傳感器的概念圖8-1-1常見的激光傳感器任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

激光與普通光不同，需要用激光器產(chǎn)生。激光器的工作物質(zhì)，在正常狀態(tài)下，多數(shù)原子處于穩(wěn)定的低能級E1，在適當(dāng)頻率的外界光的作用下，處于低能級的原子吸收光子能量激發(fā)而躍遷到高能級E2。光子能量E=E2-E1=hv，式中，h為普朗克常數(shù)，v為光子頻率。反之，在頻率為v的光的誘發(fā)下，處于高能級E2的原子會躍遷到低能級釋放能量而發(fā)光，這個(gè)過程稱為受激輻射。激光器首先使工作物質(zhì)的多數(shù)原子處于高能級（粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布），就能使受激輻射過程占優(yōu)勢，從而使頻率為v的誘發(fā)光得到增強(qiáng)，并可通過平行的反射鏡形成雪崩式的放大作用而產(chǎn)生大的受激輻射光，簡稱“激光”。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建一、激光傳感器的概念任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

激光具有以下3個(gè)特點(diǎn)。（1）高方向性（高定向性，光速發(fā)散角?。?，激光束在幾千米外的擴(kuò)展范圍不過幾厘米。（2）高單色性，激光的頻率寬度比普通光小1/10。（3）高亮度性，利用激光束會聚，最高可產(chǎn)生達(dá)幾百萬度的溫度。激光器按工作物質(zhì)可分為固體激光器、氣體激光器、液體激光器和半導(dǎo)體激光器。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建一、激光傳感器的概念任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

1．固體激光器固體激光器的工作物質(zhì)是固體。常用的固體激光器有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器（YAG激光器）和釹玻璃激光器等。它們的結(jié)構(gòu)大致相同，特點(diǎn)是小而堅(jiān)固、功率高，釹玻璃激光器是目前脈沖輸出功率最高的器件，已達(dá)到數(shù)十兆瓦。一般說來，固體激光器的尺寸比氣體激光器小，工作壽命比氣體激光器長。固體激光器如圖8-1-2所示。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建一、激光傳感器的概念圖8-1-2固體激光器任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

2．氣體激光器氣體激光器的工作物質(zhì)為氣體，現(xiàn)已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子激光器。常用的氣體激光器有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器，其形狀如普通放電管，特點(diǎn)是輸出穩(wěn)定，單色性好，壽命長，但功率較小，轉(zhuǎn)換效率較低。氣體激光器一般用氣體放電激勵，在直流的激光管中，必須有一個(gè)放電的陰極和陽極。諧振腔一般采用穩(wěn)定的共心腔，一端為全反射鏡，另一端為輸出端（部分反射鏡）。氣體激光器如圖8-1-3所示。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建一、激光傳感器的概念圖8-1-3氣體激光器任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

3．液體激光器液體激光器又可分為螯合物激光器、無機(jī)液體激光器和有機(jī)染料激光器，其中最重要的是有機(jī)染料激光器，如圖8-1-4所示，它的最大特點(diǎn)是波長連續(xù)可調(diào)。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建一、激光傳感器的概念圖8-1-4有機(jī)染料激光器任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

3．液體激光器目前應(yīng)用比較廣泛的是有機(jī)染料激光器。它以染料作為激光工作物質(zhì)，染料盒中使用的染料，大多溶于乙醇、苯、水及其他溶劑。激發(fā)手段主要包括采用巨脈沖的激光器或采用特種電源裝置的閃光燈。有機(jī)染料激光器具有獨(dú)特的輸出特性：①輸出激光譜線寬；②光束發(fā)散角?。虎奂す廨敵霾ㄩL可移動（可調(diào)諧）；④某兩種染料混合可以產(chǎn)生輸出新波長的染料；⑤激活離子密度大，增益系數(shù)高，可得到較高輸出功率。另外，有機(jī)染料激光器還具有價(jià)格便宜、能量轉(zhuǎn)換效率高、光學(xué)均勻性好、冷卻方便的特性。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建一、激光傳感器的概念任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

4．半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的激光器。常見的半導(dǎo)體激光器有砷化鎵激光器，如圖8-1-5所示。半導(dǎo)體產(chǎn)生激光的方法有P-N結(jié)注入、電子束激發(fā)、光激發(fā)及雪崩式擊穿等。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建一、激光傳感器的概念圖8-1-5砷化鎵激光器任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

激光傳感器常用于長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測等。總之，激光傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，下面介紹兩種激光傳感器的主要原理及應(yīng)用。1．激光位移傳感器激光位移傳感器能夠利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測量。激光位移傳感器（磁致伸縮位移傳感器）就是利用激光的這些特點(diǎn)制成的新型測量儀表，它的出現(xiàn)，使位移測量的精度、可靠性得到極大的提高，也為非接觸位移測量提供了有效的測量方法。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

1．激光位移傳感器1）激光三角法測量原理圖8-1-6所示為激光三角法測量原理圖。激光三角法的測量原理如下。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用圖8-1-6激光三角法測量原理圖任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

1．激光位移傳感器1）激光三角法測量原理半導(dǎo)體激光器（1）產(chǎn)生的激光被鏡片（2）聚焦到被測物體（6）。反射光被鏡片（3）收集，投射到線性CCD陣列（4）上；信號處理器（5）通過三角函數(shù)計(jì)算線性CCD陣列（4）上的光點(diǎn)位置得到半導(dǎo)體激光器與被測物體的距離。激光發(fā)射器通過鏡頭將可見紅色激光射向物體表面，經(jīng)物體反射的激光通過接收器鏡頭，被內(nèi)部的CCD線性相機(jī)接收，根據(jù)不同的距離，CCD線性相機(jī)可以在不同的角度下“看見”這個(gè)光點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)角度可知激光和相機(jī)之間的距離，信號處理器就能計(jì)算出傳感器和被測物體之間的距離。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

1．激光位移傳感器1）激光三角法測量原理同時(shí)，光束在接收元件的位置通過模擬和數(shù)字電路處理，并通過微處理器分析，計(jì)算出相應(yīng)的輸出值，在用戶設(shè)定的模擬量窗口內(nèi)，按比例輸出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號。如果使用開關(guān)量輸出，則在設(shè)定的窗口內(nèi)導(dǎo)通，窗口之外截止。另外，模擬量與開關(guān)量輸出可設(shè)置獨(dú)立檢測窗口。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

1．激光位移傳感器2）激光回波分析法測量原理激光位移傳感器采用回波分析原理測量距離，可以達(dá)到一定程度的精度。傳感器內(nèi)部是由處理器單元、回波處理單元、激光發(fā)射器、激光接收器等組成。激光位移傳感器通過激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬個(gè)脈沖到被測物體并返回激光接收器，處理器單元計(jì)算激光脈沖遇到被測物體并返回激光接收器所需的時(shí)間，以此計(jì)算出距離值，該值是上千次的測量結(jié)果的平均輸出值。激光回波分析法測量原理如圖8-1-7所示。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用圖8-1-7激光回波分析法測量原理任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

1．激光位移傳感器3）激光位移傳感器的應(yīng)用激光位移傳感器的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。（1）尺寸測定。微小零件的位置識別；傳送帶上有無零件的檢測；材料重疊和覆蓋的探測；機(jī)械手位置（工具中心位置）的控制；器件狀態(tài)檢測；器件位置的探測（通過小孔）；液位的檢測；厚度的測量；振動分析；碰撞試驗(yàn)測量；汽車相關(guān)試驗(yàn)等。（2）金屬薄片（薄板）的厚度測量。用激光傳感器測量金屬薄片（薄板）的厚度，厚度的變化檢出有助于發(fā)現(xiàn)皺紋、小洞或者重疊，以避免機(jī)器發(fā)生故障。（3）氣缸筒的測量。測量角度、長度、內(nèi)外直徑偏心度、圓錐度、同心度及表面輪廓。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

1．激光位移傳感器3）激光位移傳感器的應(yīng)用激光位移傳感器的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。（4）長度的測量。將測量的組件放在指定位置的傳送帶上，激光傳感器檢測到該組件并與觸發(fā)的激光掃描儀同時(shí)進(jìn)行測量，最后得到組件的長度。（5）均勻度的檢查。在要測量的工件運(yùn)動的傾斜方向一行放幾個(gè)激光位移傳感器，直接通過一個(gè)傳感器進(jìn)行度量值的輸出，另外也可以用一個(gè)軟件計(jì)算出度量值，并根據(jù)信號或數(shù)據(jù)讀出結(jié)果。（6）電子元件的檢查。用兩個(gè)激光掃描儀，將被測元件擺放在兩者之間，最后通過傳感器讀出數(shù)據(jù)，從而檢測出該元件尺寸的精確度及完整性。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

1．激光位移傳感器3）激光位移傳感器的應(yīng)用激光位移傳感器的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。（7）生產(chǎn)線上灌裝級別的檢查。激光位移傳感器集成到灌裝產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中，當(dāng)灌裝產(chǎn)品經(jīng)過傳感器時(shí)，就可以檢測到產(chǎn)品是否填充滿。傳感器用激光束反射表面的擴(kuò)展程序就能精確地識別灌裝產(chǎn)品填充是否合格及產(chǎn)品的數(shù)量。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

2．激光測距傳感器激光測距傳感器的原理與無線雷達(dá)相同，將激光對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射出去后，測量它的往返時(shí)間，再乘以光速即可得到往返距離。由于激光具有高方向性、高單色性和高功率等優(yōu)點(diǎn)，這些對于測遠(yuǎn)距離、判定目標(biāo)方位、提高接收系統(tǒng)的信噪比、保證測量精度等都是很關(guān)鍵的，因此激光測距傳感器日益受到重視。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

2．激光測距傳感器1）激光測距傳感器的原理激光測距實(shí)際上是一種主動光學(xué)探測方法。主動光學(xué)探測的探測機(jī)制：由探測系統(tǒng)向目標(biāo)發(fā)射波束（在光學(xué)探測中，一般是紅外線或者可見光），波束被目標(biāo)表面反射產(chǎn)生回波信號。回波信號直接或間接地包含待測信息。接收與信號處理系統(tǒng)通過接收和分析回波信號，獲得被測量。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

2．激光測距傳感器1）激光測距傳感器的原理圖8-1-8是脈沖激光測距系統(tǒng)簡圖，該系統(tǒng)的工作原理如下：人機(jī)操作發(fā)出測距指令，觸發(fā)激光器發(fā)出激光脈沖，一小部分能量透過分光鏡，作為參考脈沖直接送到脈沖采集系統(tǒng)，作為計(jì)時(shí)的起始點(diǎn)，啟動數(shù)字式測距計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)；另一部分能量由折射棱鏡反射，射向目標(biāo)。一般發(fā)射前端有望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，為的是減少發(fā)射光束的發(fā)散角，以提高光能面密度，增大工作距離，還可以減少背景和周圍非目標(biāo)物的干擾。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用圖8-1-8脈沖激光測距系統(tǒng)簡圖任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

2．激光測距傳感器1）激光測距傳感器的原理到達(dá)目標(biāo)的激光束有一部分被表面漫反射回測距儀；經(jīng)接收物鏡和光學(xué)濾波器，到達(dá)光探測器APD，窄帶光學(xué)濾波器的主要作用是充分利用激光優(yōu)良的單色性，提高系統(tǒng)的信噪比；光探測器APD將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后將電信號進(jìn)行信號放大、濾波整形。整形后的回波信號關(guān)閉時(shí)間間隔處理模塊，使其停止計(jì)時(shí)。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用圖8-1-8脈沖激光測距系統(tǒng)簡圖任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

2．激光測距傳感器1）激光測距傳感器的原理這樣，根據(jù)時(shí)間間隔處理的結(jié)果t即可計(jì)算出待測目標(biāo)的距離L：式中，c為光速。圖8-1-8中，濾光片和光圈可以減少背景及雜散光的影響，降低光探測器輸出信號中的背景噪聲。根據(jù)式（8-1-1），脈沖測距精度可以表示為項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用（8-1-1）（8-1-2）由式（8-1-2）可知，系統(tǒng)處理的時(shí)間間隔精度直接決定了脈沖激光測距系統(tǒng)的脈沖測距精度。任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

2．激光測距傳感器2）激光測距傳感器的應(yīng)用（1）汽車防碰撞系統(tǒng)。一般來說，大多數(shù)現(xiàn)有汽車防碰撞系統(tǒng)的激光測距傳感器使用激光光束以不接觸方式用于識別汽車在前或者在后行駛的目標(biāo)汽車之間的距離，當(dāng)汽車間距小于預(yù)定安全距離時(shí)，汽車防碰撞系統(tǒng)對汽車進(jìn)行緊急剎車，或者發(fā)出警報(bào)，或者綜合目標(biāo)汽車速度、車距、汽車制動距離、響應(yīng)時(shí)間等對汽車行駛進(jìn)行即時(shí)的判斷和響應(yīng)，可以大量地減少行車事故。在高速公路上使用，其優(yōu)點(diǎn)更加明顯。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

2．激光測距傳感器2）激光測距傳感器的應(yīng)用（2）車流量監(jiān)控。車流量監(jiān)控示意圖如圖8-1-9所示，車流量監(jiān)控裝置一般固定到高速或者重要路口的龍門架上，激光發(fā)射器和接收器垂直地面向下，對準(zhǔn)一條車道的中間位置，當(dāng)有車輛通行時(shí)，激光測距傳感器能實(shí)時(shí)輸出所測得的距離值的相對改變值，進(jìn)而描繪出所測車輛的輪廓。這種測量方式的測距范圍一般小于30m，且要求激光測距速率比較高，一般要求能達(dá)到100Hz就可以了。這對于在重要路段監(jiān)控可以達(dá)到很好的效果，能夠區(qū)分各種車型，對車身高度掃描的采樣率可以達(dá)到10cm/點(diǎn)（在40km/h時(shí)，采樣率為11cm/點(diǎn)）。激光測距傳感器對車輛限高、限長、分型等都能實(shí)時(shí)分辨，并能快速輸出結(jié)果。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

2．激光測距傳感器2）激光測距傳感器的應(yīng)用（2）車流量監(jiān)控。

項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的主要原理及應(yīng)用圖8-1-9車流量監(jiān)控示意圖任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

本任務(wù)的激光傳感器檢測模型主要包含激光傳感器、激光傳感器接口盒、激光傳感器檢測模型組件。1．激光傳感器激光傳感器需外接DC24V電源進(jìn)行供電，檢測距離為100～1000mm，自帶顯示屏雙行8字段顯示，可見2級激光，輸出方式為0～10V模擬量、開關(guān)量，開關(guān)量可設(shè)定為NPN或者PNP，適用于循環(huán)控制、卷徑測量、厚度測量、定位等。圖8-1-10所示為激光傳感器設(shè)定界面。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建三、激光傳感器檢測模型圖8-1-10激光傳感器設(shè)定界面任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

本任務(wù)的激光傳感器檢測模型主要包含激光傳感器、激光傳感器接口盒、激光傳感器檢測模型組件。2．激光傳感器電路連接激光傳感器一共5根線：棕色線、白色線、藍(lán)色線、黑色線、灰色線。其中，棕色線連接DC24V電源，藍(lán)色線連接DC0V電源，黑色線為開關(guān)量輸出線（此模型未采用），白色線為模擬量輸出線（連接PLC模擬量輸入端），灰色線為遠(yuǎn)程示教線（此模型未采用）。圖8-1-11所示為激光傳感器電路連接圖。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建三、激光傳感器檢測模型圖8-1-11激光傳感器電路連接圖任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

1．激光傳感器面板按鍵激光傳感器面板按鍵示意圖如圖8-1-12所示。使用面板上的上下鍵、確認(rèn)鍵和返回鍵，即可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：通過上下鍵，可進(jìn)入快速設(shè)置模式；通過確認(rèn)鍵，可進(jìn)入主菜單設(shè)置模式。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建四、激光傳感器功能設(shè)定圖8-1-11激光傳感器電路連接圖任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

2．激光傳感器快速設(shè)置模式激光傳感器快速設(shè)置模式如圖8-1-13所示。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建四、激光傳感器功能設(shè)定圖8-1-13激光傳感器快速設(shè)置模式任務(wù)1視覺傳感器檢測模型的電氣連接與操作

3．激光傳感器主菜單設(shè)置模式激光傳感器主菜單設(shè)置模式如圖8-1-14所示。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建四、激光傳感器功能設(shè)定圖8-1-14激光傳感器主菜單設(shè)置模式知識目標(biāo)1．了解激光傳感器測距的應(yīng)用。2．了解西門子S7-1200PLC的模擬量及模擬量轉(zhuǎn)換原理。3．掌握“SCALE_X”和“NORM_X”兩條模擬量指令的功能與使用。4．掌握激光傳感器檢測模型模擬量組態(tài)設(shè)置方法。能力目標(biāo)能根據(jù)控制要求完成激光傳感器檢測模型模擬量組態(tài)設(shè)置。工作任務(wù)

激光傳感器檢測模型通過模擬量輸出，實(shí)時(shí)采集測距數(shù)值，將數(shù)據(jù)同步發(fā)送給PLC，PLC接收數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算并判斷待檢測物料的型號信息等。本任務(wù)是通過學(xué)習(xí)，了解激光傳感器測距的應(yīng)用，掌握PLC的模擬量及模擬量轉(zhuǎn)換原理，并能通過“SCALE_X”和“NORM_X”兩條模擬量指令，完成激光傳感器檢測模型模擬量組態(tài)設(shè)置。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建任務(wù)2激光傳感器檢測模型的測量計(jì)算任務(wù)2

激光傳感器檢測模型的測量計(jì)算

1．模擬量本模型配套PLC為西門子S7-1200PLC，其內(nèi)部集成了2路模擬量信號輸入通道，“A1”“A2”能夠同時(shí)處理2路模擬量信號，對應(yīng)軟件地址為“IW64”“IW66”。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建一、激光傳感器測距的應(yīng)用任務(wù)2

激光傳感器檢測模型的測量計(jì)算

2．模擬量轉(zhuǎn)換原理PLC模擬量輸入有效值在0～27

648范圍內(nèi)，溫度傳感器測得的數(shù)值轉(zhuǎn)換為0～10V連續(xù)電壓信號輸入PLC，其中0V表示溫度傳感器測量值的0℃，10V表示溫度傳感器測量值的100℃。模擬量經(jīng)PLC內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換后變成一個(gè)范圍為0～27

648的數(shù)字量儲存在特定的寄存器。模擬量轉(zhuǎn)換原理如圖8-2-1所示。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建一、激光傳感器測距的應(yīng)用圖8-2-1模擬量轉(zhuǎn)換原理任務(wù)2

激光傳感器檢測模型的測量計(jì)算

模擬量信號轉(zhuǎn)換就是將現(xiàn)場的模擬量信號轉(zhuǎn)換成工程值，如將0～20mA、0～10V等現(xiàn)場變送器的電流或者電壓信號轉(zhuǎn)換為0～10MPa、0～100℃等工程值。完成這種轉(zhuǎn)換需要用到S7-1200PLC中的“SCALE_X”和“NORM_X”兩條幫助轉(zhuǎn)換的模擬量指令。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的模擬量指令任務(wù)2

激光傳感器檢測模型的測量計(jì)算

1．標(biāo)準(zhǔn)化指令（SCALE_X）標(biāo)準(zhǔn)化指令的功能是通過將輸入VALUE中變量的值映射到線性標(biāo)尺來對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，可以使用參數(shù)“MIN”“MAX”定義范圍的限值，輸出OUT中的結(jié)果經(jīng)過計(jì)算并儲存為浮點(diǎn)數(shù)，這取決于要標(biāo)準(zhǔn)化的值在該值范圍中的位置，如果要標(biāo)準(zhǔn)化的值等于MIN，則輸出OUT將返回值0.0；如果要標(biāo)準(zhǔn)化的值等于MAX，則輸出OUT將返回值1.0；如果用于模擬量轉(zhuǎn)換，則MIN和MAX表示模擬量輸入信號對應(yīng)的數(shù)字范圍，而輸入VALUE表示模擬量的采用值，如圖8-2-2所示。項(xiàng)目8激光傳感器檢測系統(tǒng)的搭建二、激光傳感器的模擬量指令圖8-2-2模擬量的轉(zhuǎn)換任務(wù)