1960年世界上第一臺紅寶石激光器問世不久，以精密測距為主要功能的激光測距技術(shù)便隨之誕生了。經(jīng)過了50多年的發(fā)展，其發(fā)展大致表現(xiàn)在兩個方面：首先是應(yīng)用各種新技術(shù)和設(shè)備提高測距精度和觀測數(shù)據(jù)量;其次是提高測距系統(tǒng)的自動化程度，減小人力和物力的消耗。激光測距傳感器因其抗干擾能力強，精度高的優(yōu)勢，自誕生以來，得到了極大的發(fā)展，在各行各業(yè)都發(fā)揮著巨大的作用。

激光測距傳感器在工業(yè)應(yīng)用范圍廣泛，激光測距傳感器完全采用工業(yè)標準設(shè)計、生產(chǎn)和檢測，激光具有方向性強、亮度高等優(yōu)點，激光測距傳感器原理是通過測量激光往返目標所需時間來確定目標距離。激光測距傳感器它為各種不同領(lǐng)域提供了應(yīng)用的靈活性，這些場合可包括如下：

一、在自動化領(lǐng)域的用途,在自動檢測和控制的方法中解決了長距離測量和檢驗的問題?？梢杂脕頊y量料包的料位，測量傳送帶上的物體距離和物體高度，測量原木直徑等。

二、不宜接近的物體測量，普通光電傳感器很難測量較遠和目標顏色變化的場合，三角測量傳感器在目標角度不固定或目標太亮?xí)r，可預(yù)測性變差，而激光測距傳感器可以完成。

三、橋梁靜態(tài)撓度在線監(jiān)測系統(tǒng)，隧道整體變形在線監(jiān)測系統(tǒng)，隧道關(guān)鍵點變形在線監(jiān)測系統(tǒng)和礦井電梯、大型液壓活塞高度監(jiān)測。

四、汽車車速、安全車距測量、流量統(tǒng)計。

五、限高測量，建筑物限界測量;船舶安全?？课恢帽O(jiān)控，集裝箱定位

激光傳感器常用于長度、間隔、振蕩、速度、方位等物理量的丈量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測等?？蓮V泛使用于鋼鐵工業(yè)、冶金工業(yè)、汽車工業(yè)、打印工業(yè)、食品工業(yè)等各類工業(yè)操控和各類戶外監(jiān)測、檢測現(xiàn)場等。

激光測距傳感器的工作壽命相對較長，這首先是因為它的芯片的工作穩(wěn)定性強，性能穩(wěn)定對于維持傳感設(shè)備壽命來說至關(guān)重要，更重要的是它對于惡劣環(huán)境也有良好的適應(yīng)性，該種測距傳感設(shè)備在設(shè)計時充分考慮到了震動帶來的影響，減震設(shè)置為延長壽命起到了加持作用，那么聲譽好的激光測距傳感器?在哪些領(lǐng)域有應(yīng)用呢?

1、汽車防撞探測器

大多數(shù)汽車碰撞預(yù)防系統(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后與目標汽車之間的距離，當汽車間距小于預(yù)定安全距離時汽車防碰撞系統(tǒng)對汽車進行緊急剎車或者對司機發(fā)出報警，或者綜合目標汽車速度、車距、汽車制動距離、響應(yīng)時間等對汽車行駛進行即時的判斷和響應(yīng)，可以大量的減少行車事故，在高速公路上使用激光測距傳感器優(yōu)點更加明顯。

一般固定到高速或者重要路口的龍門架上，激光發(fā)射和接收垂直地面向下，對準一條車道的中間位置，當有車輛通行時激光測距傳感器能實時輸出所測得的距離值的相對改變值，進而描繪出所測車的輪廓。這種測量方式一般使用測距范圍較大，且要求激光測距傳感器速率比較高，這對于在重要路段監(jiān)控可以達到很好的效果，激光測距傳感器能夠區(qū)分各種車型，對車身高度掃描的采樣率高。對車流限高、限長、車輛分型等都能實時分辨，并能快速輸出結(jié)果。

3、無人機

無人機、無人搬運車、自動駕駛等新概念系統(tǒng)的興起，連帶刺激測距與避障技術(shù)需求。其中小量程激光測距傳感器?為避障的基礎(chǔ)，并有多種技術(shù)可以實現(xiàn)測距，包含無線射頻、超音波、紅外線以及激光雷射等。這些激光測距傳感器技術(shù)各有其優(yōu)點，且成本也有差異性。

之所以許多行業(yè)大量應(yīng)用了激光測距傳感器，在某些方面是因為它的價格相對適中，而且測距的精準度要明顯優(yōu)于普通的傳感設(shè)備，普通設(shè)備在特殊天氣氣候條件下測距的效率和精準度均會受到影響，但是該種激光測距設(shè)備則不然，所以在未來它甚至可以在各種高等級行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。

‘激光測距傳感器原理及應(yīng)用

一、傳輸時間激光距離傳感器的發(fā)展

激光在檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，技術(shù)含量十分豐富，對社會生產(chǎn)和生活的影響也十分明顯。激光測距是激光最早的應(yīng)用之一。這是由于激光具有方向性強、亮度高、單色性好等許多優(yōu)點。1965年前蘇聯(lián)利用激光測地球和月球之間距離(380′103km)誤差只有250m。1969年美國人登月后置反射鏡于月面，也用激光測量地月之距，誤差只有15cm。

利用激光傳輸時間來測量距離的基本原理是通過測量激光往返目標所需時間來確定目標距離。即： 。

傳輸時間激光測距雖然原理簡單、結(jié)構(gòu)簡單，但以前主要用于軍事和科學(xué)研究方面，在工業(yè)自動化方面卻很少見。因為激光測距傳感器售價太高，一般在幾千美元。實際上，所有工業(yè)用戶都在尋找一種能在較遠距離實現(xiàn)精密距離檢測的傳感器。因為許多情況下近距離安裝傳感器會受物理位置及生產(chǎn)環(huán)境的限制，如今的傳輸時間激光測距傳感器將為這類場合的工程師排憂解難。

二、工作原理

傳輸時間激光傳感器工作時，先由激光二極管對準目標發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，即可測定目標距離。傳輸時間激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時間，因為光速太快。

例如，光速約為3′108m/s，要想使分辨率達到1mm，則傳輸時間測距傳感器的電子電路必須能分辨出以下極短的時間：

0.001m?(3′108m/s)=3ps

要分辨出3ps的時間，這是對電子技術(shù)提出的過高要求，實現(xiàn)起來造價太高。但是如今廉價的傳輸時間激光傳感器巧妙地避開了這一障礙，利用一種簡單的統(tǒng)計學(xué)原理，即平均法則實現(xiàn)了1mm的分辨率，并且能保證響應(yīng)速度。

三、解決其它技術(shù)無法解決的問題

傳輸時間激光距離傳感器可用于其它技術(shù)無法應(yīng)用的場合。例如，當目標很近時，計算來自目標反射光的普通光電傳感器也能完成大量的精密位置檢測任務(wù)。但是，當目標距離較遠內(nèi)或目標顏色變化時，普通光電傳感器就難以應(yīng)付了。

雖然先進的背景噪聲抑制傳感器和三角測量傳感器在目標顏色變化的情況下能較好地工作，但是，在目標角度不固定或目標太亮?xí)r，其性能的可預(yù)測性變差。此外，三角測量傳感器一般量程只限于0.5m以內(nèi)。

超聲波傳感器雖然也經(jīng)常用于檢測距離較遠的物體，而且由于它不是光學(xué)裝置，所以不受顏色變化的影響。但是，超聲波傳感器是依據(jù)聲速測量距離的，因此存在一些固有的缺點，不能用于以下場合。

①待測目標與傳感器的換能器不相垂直的場合。因為超聲波檢測的目標必須處于與傳感器垂直方位偏角不大于10°角以內(nèi)。

②需要光束直徑很小的場合。因為一般超聲波束在離開傳感器2m遠時直徑為0.76cm。

③需要可見光斑進行位置校準的場合。

④多風(fēng)的場合。

⑤真空場合。

⑥溫度梯度較大的場合。因為這種情況下會造成聲速的變化。

⑦需要快速響應(yīng)的場合。

而激光距離傳感器能解決上述所有場合的檢測。

四、在自動化領(lǐng)域的廣泛用途

如今，自動檢測和控制的方法中，除了超聲波傳感器和普通光電傳感器外，又增加了一個能解決長距離測量和檢驗的新方法—傳輸時間激光距離傳感器。它為各種不同場合提供了應(yīng)用的靈活性，這些場合可包括如下：

①設(shè)備定位。

②測量料包的料位。

③測量傳送帶上的物體距離和物體高度。

④測量原木直徑。

⑤保護高架起重機免于碰撞。

⑥無誤差檢查場合。

五、幾個應(yīng)用實例

1、測量傳送帶上箱子的寬度

使用兩個發(fā)散型傳輸時間激光傳感器，在傳送帶的兩側(cè)面對面安裝。因為尺寸變化的箱子落到傳送帶上的位置是不固定的，這樣，每個傳感器都測量出自己與箱子的距離，設(shè)一個距離為L1，另一個為L2。此信息送給PLC，PLC將兩個傳感器間總的距離減去L1和L2，從而可計算出箱子的寬度W。

2、保護液壓成型沖模

機械手把一根預(yù)成型的管材放進液壓成型機的下部沖模中，操作者必須保證每次放的位置準確。在上部沖模落下之前，一個發(fā)散型傳感器測量出距離管子臨界段的距離，這樣可保證沖模閉合前處于正確位置。

3、二軸起重機定位

用兩個反射型傳感器面對反射器安裝，反射器安裝在橋式起重機的兩個移動單元上。一個單元前后運動，另一個左右運動。當起重機驅(qū)動板架輥時，兩個傳感器監(jiān)測各自到反射器的距離，通過PLC能連續(xù)跟蹤起重機的精確位置。