Mesafe ölçümleri: Lazer mi, ultrasonik mi?
Otomatik mesafe ölçümü
Birçok süreçte mesafe ölçümü şeklinde otomasyona talep vardır. Bu, sürece daha fazla kontrol ve içgörü kazandırmak içindir. Bu, doğruluk, güvenilirlik ve verimlilikten faydalanır.
Bunun örnekleri şunlardır:
- Yükleme alanına doğru geri geri gelen bir kamyon
- Bir tutucunun bir konteynere doğru pozisyonunun belirlenmesi
- Bir geminin rıhtıma, bağlama ve yanaşma noktasına olan mesafesinin belirlenmesi
- Bir sığınakta seviye ölçümü
- Bir tankta seviye ölçümü
Bunların hepsi güzel uygulamalar, ancak hangi sensör doğru seçim? Bu seçimi neye dayanarak yapıyorsunuz?
Bu makalede ultrasonik ve lazer tabanlı ölçüm prensipleri arasındaki farkları, bu farkları vurgulayan zorlu uygulamaları ve olası çözümlere genel bir bakışı ele alıyoruz.
Lazer ışığı nedir?
Lazer hafiftir, ancak çok yoğundur. Bunun nedeni lazer ışığındaki ışık parçacıklarının normal aydınlatmadakinden çok daha yakın olmasıdır. Lazer sensörlerinin bir özelliği, lazer sensörlerinin hem görünür spektrumda hem de görünmez spektrumda yapılmış olmasıdır. Bu, kızılötesi ve görünür kırmızı lazerlerin olduğu anlamına gelir. Lazer ışığı çok küçük ama aynı zamanda çok büyük mesafeleri doğru bir şekilde ölçmek için kullanılabilir. Burada uygulanan yöntemler şunlardır: "Uçuş Süresi" ve "faz kayması".
Lazerler, avantaj ve dezavantajları bir bakıma benzer kılan normal ışıkla aynı kurallara uymalıdır. Avantajlar, ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere, yüksek hız, çok yüksek hassasiyet ve küçük yüzeylere keskin bir odaklanmadır. Boyut ölçümü söz konusu olduğunda, lazerler çok küçük ve çok büyük mesafelerde uygulanabilir.
Işık kullanımının dezavantajları, ortam ışığına karşı duyarlılık, (sınırlı) yansıtma veya ölçüm/algılama yüzeyinde ve ışığı geçiren nesnelerde çok fazla rahatlamadır. Bunların hepsi sensörün yayılan ışığı için bir engel oluşturabilir.
Ultrasonik ses nedir?
Ultrason, ses spektrumunun bir bölgesidir. Başka bir deyişle, havadan geçen titreşimlerdir. Ultrasonik sesi karakterize eden şey, insan kulağı tarafından algılanamamasıdır.
Bu sesin saniyede yaptığı titreşimlerin frekansı veya sayısı, insan kulağı tarafından algılanıp algılanamayacağını belirler. Doğada, bu ses spektrumu örneğin yunuslar ve yarasalar tarafından kullanılır. Özellikle, bir şeye olan mesafeleri tespit etmek, iletişim kurmak ve belirlemek için.
Sesin kullanımı avantajlar getirir ancak aynı zamanda dezavantajlar da getirir. Avantajlar şunlardır: nesnelerin rengine, parlaklığına ve şeffaflığına karşı geçirimsizlik, katılar ve sıvılar üzerinde çok iyi etki ve daha kaba veya tam tersine daha ince yapıya sahip nesneler üzerinde hiçbir engel olmaması. Dezavantajlara gelince, ultrason daha küçük bir aralığa ve köpükler ve tekstiller gibi sesi emen malzemelere veya yüzeylere karşı çok yüksek bir duyarlılığa sahiptir.
Lazer ışığı veya ultrasonik sesin gerekli olduğu uygulamalar nelerdir?
Yukarıda belirtilen ultrasonik ses ve lazer ışığının temel açıklaması, bu özelliklerin kullanılabilir uygulamalara dönüştürülmesine yardımcı olur. Aşağıda ultrasonik ses veya lazer ışığının çözüm sağladığı bir dizi endüstriyel uygulama bulunmaktadır.
Şeffaf nesnelerin ölçümü
Plastik şişe gibi şeffaf nesneler ışığı geçirme özelliğine sahiptir. Şişeye olan mesafeyi ölçmek için bir lazer kullanılsaydı, sensör tarafından alınması gereken lazer ışığının yansımasının olmaması nedeniyle sorunlarla karşılaşılırdı. Ancak, ultrasonik bir sensör bunun için çok uygun bir çözümdür: yayılan ses ambalajdan geçmez ve bu nedenle yansıtılır. Bu, ölçümün gerçekleştirilmesini sağlar, böylece sensörler şişeye olan mesafeyi belirleyebilir.
Yüksek doğruluk
Bazen çok değişken şekillerde yüzeylerde ölçüm yapılması gerekir. Uzaktan ölçülmesi gereken lastik profillerini düşünün. Burada ultrasonik sensör kullanımı daha az uygundur, çünkü mesafe ne kadar büyükse ölçüm o kadar az hassastır. Öte yandan lazer ışığı, bu açıklıklara ulaşmak ve böylece ölçmek için gereken hassasiyete sahiptir. Bu, lastik profilinin mikronlara kadar belirlenmesini sağlar, böylece aşınma veya ürün hataları izlenebilir.
Farklı renklerde ölçüm
Ambalaj sektöründe, malzemeler ve ürün ambalajları her türlü farklı renkte gelir. Her rengin aynı yansıtma özelliği yoktur, bu da bir rengin diğerinden daha fazla yansıttığı anlamına gelir. Bunu genellikle yaz gününde siyah bir gömlek giydiğimizde fark ederiz: Güneşi beyaz gömlek giyen birinden daha sıcak hissederiz. Bunun nedeni yansıma derecesidir. Lazer ışığı, tıpkı diğer ışık türleri gibi buna tabidir çünkü her renk sensöre eşit derecede iyi bir yansıma yansıtmaz. Bu nedenle, bir paketin rengine duyarsız olan bir ultrasonik sensör tercih edilir.
Çok büyük ölçekte ölçüm
Bir (mesafe) ölçümü söz konusu olduğunda menzil belki de en önemli faktördür. Ultrasonik sensörler 8.000 mm'ye (veya 8 metreye) kadar ulaşır ve bu nedenle çoğu küçük ve orta mesafede kullanılabilir. Lazer sensörler 10 cm'lik maksimum ölçüm aralığından başlar ve 3.000 metreye (veya 3 km'ye) kadar bile mevcuttur. Mesafe lazerleri küçük, orta ve (çok) büyük mesafeler için kullanılabilir. Bir silodaki seviye ölçümünü düşünün.
Ses emici malzemeler
Tekstil endüstrisinde pamuktan yüne, sentetik malzemelerden işlenmemiş kumaşlara kadar her türlü malzeme kullanılır. Açık yapıya sahip malzemeler genellikle ses emici özelliğe sahiptir. Bu, ultrasonik sensörle ölçüm yaparken ses titreşimlerinin sensöre daha az veya hiç yansıtılmamasını sağlar. Ölçüm aralığını ciddi şekilde etkiler. Lazer burada yaygın bir çözümdür çünkü bu tür malzemeler üzerinde, ölçüm aralığı üzerinde önemli bir etki yaratmadan (renk hariç) hatasız ölçümler gerçekleştirebilir.