Información general
Los sensores industriales desempeñan un papel crucial en la fabricación moderna, el control automatizado y los sistemas inteligentes, y se utilizan ampliamente en áreas como la detección de objetos, el posicionamiento y la medición del grosor. Las distintas tecnologías de telemetría tienen sus propios principios de funcionamiento, ventajas y desventajas, y escenarios de aplicación adecuados. Este artículo presentará varios principios comunes de los sensores industriales de alcance, incluyendo la triangulación láser, el tiempo de vuelo láser, el alcance ultrasónico y el alcance por diferencia de fase, para ayudar a los lectores a comprender mejor sus puntos fuertes y débiles en aplicaciones prácticas.
Principio de triangulación láser
- Principio
Un láser emitido por el transmisor láser ilumina la superficie del objeto que se está midiendo, y la luz reflejada es recibida por el receptor. Cuando la posición del objeto cambia, la posición de imagen de la luz reflejada en el receptor también cambia. Midiendo el cambio en la posición de la imagen y utilizando relaciones trigonométricas, se calcula la distancia entre el objeto y el sensor. Este método suele ser adecuado para mediciones de alta precisión y corta distancia y puede medir magnitudes geométricas como el desplazamiento, el grosor y la vibración del objeto. - Ventajas
- Alta precisión de medición, alcanzando una precisión micrométrica o incluso superior
- Buena adaptabilidad al material y al color del objeto medido, con una influencia mínima de la luz ambiente
- Medición sin contacto, lo que garantiza que no se produzcan daños ni impactos en el objeto medido
- Desventajas
- Rango de medición limitado, generalmente entre decenas de milímetros y decenas de centímetros
- Altos requisitos para el entorno de medición, que requieren una trayectoria láser sin obstrucciones
- La rugosidad de la superficie y la reflectividad del objeto pueden afectar a la precisión de la medición
Principio del tiempo de vuelo del láser
- Principio
El sensor láser emite pulsos láser y, tras ser reflejada por el objetivo, parte de la luz dispersa regresa al receptor del sensor. Se registra y procesa el tiempo transcurrido desde la emisión del pulso de luz hasta su retorno. Utilizando la velocidad de la luz, se calcula la distancia al objetivo basándose en este tiempo. - Ventajas
- Capaz de medir grandes distancias, desde varios cientos de centímetros hasta cientos de metros
- Rápida velocidad de respuesta, que permite la medición en tiempo real de objetos en rápido movimiento
- Gran exactitud de medición, con una precisión relativamente poco afectada por la distancia
- Desventajas
- Rendimiento de medición deficiente en objetos con baja reflectividad, lo que requiere una intensidad de luz reflejada suficiente para garantizar la precisión
- Susceptible a condiciones atmosféricas como la niebla, la lluvia y el humo, que pueden provocar la dispersión y atenuación del láser, afectando a la distancia y precisión de la medición
- Coste de equipamiento relativamente elevado
Principio de alcance ultrasónico
- Principio
Un sensor ultrasónico consta de un transductor emisor y un transductor receptor. Bajo excitación eléctrica, el transductor emisor genera ondas ultrasónicas que se propagan por el medio. Al encontrar un obstáculo, las ondas ultrasónicas se reflejan y son recibidas por el transductor receptor. Midiendo la diferencia de tiempo entre la emisión y la recepción de las ondas ultrasónicas y conociendo la velocidad del sonido en el medio, se calcula la distancia entre el sensor y el obstáculo. - Ventajas
- Bajo coste y relativamente barato
- Insensible al color y la transparencia, adecuado para medir objetos de diversos materiales y colores
- Alta precisión en las mediciones a corta distancia y no se ve afectado por interferencias electromagnéticas
- Desventajas
- La precisión de la medición se ve afectada significativamente por factores ambientales como la temperatura, la humedad y la presión atmosférica, que pueden alterar la velocidad del sonido
- Alcance de medición limitado, generalmente en decenas de metros
- Altos requisitos para la superficie reflectante, que necesita buenas propiedades reflectantes para garantizar la precisión de la medición
- Velocidad de respuesta relativamente lenta, lo que la hace inadecuada para medir objetos en rápido movimiento
Principio de medición por diferencia de fase
- Principio
Existe una diferencia de fase entre la fuente de luz emitida y la recibida. Midiendo esta diferencia de fase, se puede calcular la distancia. El emisor emite una señal luminosa modulada continua, y el receptor recibe la señal luminosa reflejada, comparándola con la señal transmitida. Basándose en la relación entre la diferencia de fase y la distancia, se determina la distancia de medición. Este método se utiliza habitualmente para la detección a media y larga distancia. - Ventajas
- Alta precisión, manteniendo una buena exactitud en las mediciones a media y larga distancia
- Gran capacidad antiinterferente frente a la luz ambiente
- Rápida velocidad de medición, que permite medir en tiempo real los cambios dinámicos de distancia de los objetos
- Desventajas
- Sistema relativamente complejo y mayor coste
- Alcance de medición limitado, normalmente entre decenas y cientos de metros
- Requisitos específicos para la reflectividad del objeto medido, ya que una reflectividad baja puede afectar a la precisión de la medición