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レーザー式変位センサとは |
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レーザを使用した反射型センサの測定原理
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レーザ式変位センサの測定原理
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| 三角測量を応用した方式で、発光素子と光位置検出素子（PSD）の組み合わせで構成されています。発光素子には、半導体レーザが用いられています。半導体レーザの光は投光レンズを通し集光され、測定対象物に照射されます。そして、対象物から拡散反射された光線の一部は受光レンズを通して光位置検出素子上にスポットを結びます。その対象物が移動するごとにスポットも移動するので、そのスポットの位置を検出することで対象物までの変位量を知ることができます。 |
表面反射とセンサヘッド構造
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対象物体からの表面反射光は、拡散反射成分と正反射成分に分けて考えることができます。これらの反射光は、対象物体の材質や表面状態によって異なり、鏡面体や光沢のある物体では正反射成分が、そして一般的な表面をもつ物体では拡散反射成分が支配的になります。
そこでキーエンスは、超高精度変位計では対象物体は鏡面体や鏡面に近いことが多いため、正反射成分を受光するセンサ構造にしています。また、一般的な物体を対象とする変位計では拡散反射成分を受光するセンサ構造にして、より長い測定距離が可能となるようにしています。 |
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センサヘッドの構造
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センサヘッドの受光部形状 |
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拡散反射受光型
（高精度・長距離タイプ） |
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正反射受光型
（超高精度タイプ） |
レーザ式変位センサの上手な使い方
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センサヘッドの取付方向
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段差のある対象物の変位測定
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段差のある物体の変位測定を行なうときは、段差部のエッジの影響を最小限に抑えるため図（a）のように取り付けます。 |
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センサヘッドを壁面に取り付ける場合
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壁面からの反射光が受光部に入らないよう図（a）のように取り付けます。また壁面に光沢がある場合にはつや消しの黒色にすると効果的です。 |
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色・材質が極端に異なる物体の変位測定
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色・材質が極端に異なる場合には図（a）のように境界線と平行に取り付けると測定誤差を最小限に抑えることができます。 |
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鏡面を持つ対象物の変位測定
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光沢の強い金属体では、センサからの光を正反射してしまいセンサ受光部へ不要な乱反射光が入り測定不能や不安定動作になることがあります。このようなときには、センサを対象物に対して傾けることで測定が可能となります。ただし、直線性が低下します。 |
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黒色物体の変位測定
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対象物が反射率の悪い黒色物体のような場合、対象物からの反射光量が少なくなり、PSDから得られる信号が小さくなります。このためS/N比（Signal/Noise）が低下し、分解能が悪化します。このような場合、下図のように取り付けると受光量を多くすることができ分解能が良くなります。 |
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センサヘッドを左図のように正反射方向に傾けることによって、受光量が増加し分解能が上がります。 |
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センサヘッドを測定範囲内で接近させる事により、受光量が増加し分解能が上がります。 |
穴の中の変位測定
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内径の狭い穴の中の物体の変位を測定する場合、投光部からの光と対象物からの反射光が穴の壁面に遮ぎられないように取り付けてください。 |
偏心測定
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回転体の偏心を測定するときは、図（a）の取り付けにすると回転体の上下の振れ、位置ズレの影響を受けにくくなります。 |
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