ดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์ (Displacement Sensors)

หนึ่งในเหตุผลสำคัญที่เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถวัดวัตถุที่มีวัสดุและลักษณะหลากหลายได้ คือสามารถวัดได้อย่างแม่นยำสูงโดยไม่ต้องสัมผัส สามารถเลือกเซ็นเซอร์วัดระยะด้วยเลเซอร์ที่เหมาะสมให้ตรงกับการใช้งานหรือวัสดุของเป้าหมาย (เช่น วัตถุโปร่งใสหรือวัตถุมันวาว)

หากชิ้นงานเป็นโลหะหรือวัสดุแข็งอื่น ๆ ที่ไม่เป็นรอยขีดข่วนได้ง่าย สามารถวัดได้ด้วยเวอร์เนียร์ ไมโครมิเตอร์ หรือเครื่องมืออื่น ๆ ที่สัมผัสกับชิ้นงานโดยตรง หรือด้วย LVDT หรือเซนเซอร์วัดระยะสัมผัสอื่น ๆ ในสถานการณ์อินไลน์ อย่างไรก็ตาม อาจเกิดข้อผิดพลาดจากแรงกดวัดเมื่อชิ้นงานมีความนุ่ม สำหรับชิ้นงานที่บอบบางซึ่งคุณภาพได้รับผลกระทบจากการสัมผัส เช่น เวเฟอร์ ฟิล์มบาง และพื้นผิวโลหะลายเส้นละเอียดที่ไวต่อการขีดข่วน สามารถใช้เซนเซอร์วัดระยะด้วยเลเซอร์แบบไม่สัมผัสเพื่อวัดโดยไม่ต้องกังวลเรื่องข้อผิดพลาดและความเสียหายของชิ้นงาน เนื่องจากสามารถวัดแบบไม่สัมผัสได้อย่างเสถียรแม้กับพื้นผิวใสหรือเงา เซนเซอร์วัดระยะด้วยเลเซอร์จึงรองรับการใช้งานได้หลากหลาย

การกำหนดตำแหน่งอุปกรณ์อย่างแม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานอัตโนมัติในกระบวนการต่าง ๆ เช่น การเคลือบ การเชื่อม และการติดตั้งชิ้นส่วน หัวขนาดกะทัดรัด น้ำหนักเบาของเซนเซอร์วัดระยะด้วยเลเซอร์แบบคอนโฟคอลหลายสีของ KEYENCE สามารถติดตั้งกับอุปกรณ์ได้อย่างง่ายดายและกำหนดระยะห่างถึงชิ้นงานได้อย่างแม่นยำ ช่วยให้ควบคุมตำแหน่งได้อย่างแม่นยำสูงโดยไม่กระทบต่อการทำงานของอุปกรณ์

การแยกยูนิตสเปกโตรสโคปออกและเหลือเพียงเลนส์เป็นส่วนสำคัญในหัว ทำให้เซนเซอร์วัดระยะคอนโฟคอล CL-3000 ซีรีส์ มีหัวขนาดกะทัดรัด น้ำหนักเบา สามารถติดตั้งในเครื่องจักรได้อย่างง่ายดาย การวัดจะดำเนินการด้วยแสงในแนวแกนเดียวกัน จึงสามารถวัดความสูงของช่องว่างแคบในชิ้นงานได้โดยไม่มีจุดบอด นอกจากนี้ หัวเซนเซอร์ไม่เกิดข้อผิดพลาดจากความร้อนหรือสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าหรือแม่เหล็ก ทำให้มั่นใจได้ถึงการวัดที่เสถียร สำหรับการควบคุมอุปกรณ์ เซนเซอร์วัดระยะด้วยเลเซอร์สามารถวัดความสูงของชิ้นงานได้ด้วยความเร็วสูง และส่งข้อมูลนี้กลับไปควบคุมอุปกรณ์ ช่วยให้สามารถวัดความสูงของชิ้นงานที่มีขั้นหรือเอียงเล็กน้อยระหว่างการลำเลียงได้แบบเรียลไทม์ ส่งผลให้สามารถรักษาคุณภาพในกระบวนการอัตโนมัติได้

เมื่อค่าการสะท้อนแสงของผิวกระจกและผิวลวดลายแตกต่างกัน โดยปกติจะเกิดข้อผิดพลาดในการติดตามที่ผิวลวดลายเมื่อวัดความหนาด้วยเซนเซอร์วัดระยะด้วยเลเซอร์ที่ติดตั้งทั้งสองด้านของกระจก เซนเซอร์วัดระยะคอนโฟคอล CL-3000 ซีรีส์ ใช้วิธีคอนโฟคอลหลายสีที่วัดตำแหน่งที่แสงที่ฉายออกไปโฟกัสอยู่ ทำให้สามารถวัดได้อย่างเสถียรและแม่นยำสูงโดยไม่ถูกรบกวนจากความแตกต่างของความเข้มแสงสะท้อนจากชิ้นงาน ช่วยลดผลกระทบจากข้อผิดพลาดในการติดตามและปรับปรุงระยะเวลารอบการตรวจสอบ

การเคลือบอัตโนมัติขั้นสูงที่มีความแม่นยำสูงไม่เพียงต้องการหุ่นยนต์จ่ายวัสดุที่ล้ำสมัยเท่านั้น แต่ยังต้องการเซนเซอร์วัดระยะประสิทธิภาพสูงที่เคลื่อนที่ไปพร้อมกับหัวจ่าย ทำหน้าที่เป็นดวงตาของหัวจ่าย การติดตั้งเซนเซอร์วัดระยะคอนโฟคอล CL-3000 ซีรีส์ ให้ติดตามหัวจ่ายช่วยให้สามารถควบคุมความสูงของหัวจ่ายได้โดยการวัดและส่งข้อมูลความสูงของชิ้นงานแบบเรียลไทม์ หัวขนาดกะทัดรัด น้ำหนักเบาสามารถติดตั้งข้างหัวจ่ายได้อย่างง่ายดายและช่วยลดแรงสั่นสะเทือนคงค้างเมื่อหยุดการทำงาน เทคโนโลยีคอนโฟคอลหลายสีใช้ระบบแกนร่วมเพื่อให้ช่วงการวัดกว้างขึ้นและรับประกันการวัดความสูงและการควบคุมแบบฟีดแบ็กที่เสถียรโดยไม่ถูกรบกวนจากพื้นผิวโปร่งใส กระจก หรือเงาของวัสดุ หรือรูปร่างเช่นเว้า ความสูงต่างระดับ และพื้นผิวเอียงหรือโค้ง

เซ็นเซอร์วัดระยะแบบคอนโฟคอล CL-3000 ซีรีส์ สามารถวัดได้อย่างเสถียรไม่เพียงแต่กระจกใสเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัสดุและรูปทรงเป้าหมายที่หลากหลายด้วยความแม่นยำสูง แน่นอนว่าการวัดแบบไม่สัมผัสช่วยขจัดความกังวลเรื่องการทำให้กระจกเสียหาย ด้วย CL-3000 ซีรีส์ สามารถเชื่อมต่อหัววัดได้สูงสุดหกหัวพร้อมกันกับคอนโทรลเลอร์ตัวเดียว ตัวอย่างเช่น ความเรียบของกระจกสามารถตรวจสอบได้อย่างเสถียรโดยการวัดทั้งสี่ด้านและตรงกลางของกระจกด้วยระบบที่ประกอบด้วยคอนโทรลเลอร์หนึ่งตัวและหัววัดห้าหัว หรือโดยการวัดหกจุดปลายด้วยหัววัดสี่ถึงหกหัว นอกจากนี้ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น เซ็นเซอร์ทั้งหมดมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบา เหมาะสำหรับการติดตั้งในพื้นที่แคบหรือแขนหุ่นยนต์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะถูกแยกออกจากตำแหน่งวัดในหน่วยออปติคัล จึงให้ผลลัพธ์ที่เสถียรซึ่งไม่ได้รับผลกระทบจากทั้งความร้อนและสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

โดยทั่วไป การสะท้อนแบบกระจายจะเกิดขึ้นเนื่องจากแสงเลเซอร์ทะลุผ่านเข้าไปในแผงวงจรพิมพ์หรือซอลเดอร์มาสก์ ซึ่งเป็นวัสดุประเภทแลคเกอร์ที่มักมีหลายสี ลักษณะกึ่งโปร่งแสงของซอลเดอร์มาสก์ที่มีสีต่างกันอาจทำให้เกิดการสะท้อนแบบกระจายเมื่อวัดด้วยเซ็นเซอร์วัดระยะด้วยเลเซอร์ ซึ่งอาจนำไปสู่ค่าที่วัดได้ไม่เสถียร เซ็นเซอร์วัดระยะแบบคอนโฟคอล CL-3000 ซีรีส์ ของ KEYENCE สามารถปล่อยแสงเลเซอร์ที่หลายความยาวคลื่นเพื่อคำนวณและวัดเฉพาะช่วงความยาวคลื่นของแสงที่ทำให้ผิวเป้าหมายอยู่ในโฟกัส จึงสามารถได้ค่าที่วัดได้อย่างเสถียรและแม่นยำสูง แม้แต่กับแผงวงจรพิมพ์และเป้าหมายอื่นๆ ที่แสงสามารถทะลุผ่านได้ง่าย เช่น กระจก เวเฟอร์ซิลิคอน ไมโครเลนส์ เป็นต้น ข้อดีของเทคโนโลยีนี้คือสามารถวัดการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวของฟองสบู่ได้โดยไม่กระทบต่อผิวฟองสบู่เลย

จุดประสงค์ของเซ็นเซอร์วัดระยะการเปลี่ยนตำแหน่งคือการวัดปริมาณการเคลื่อนที่หรือการเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุเมื่อเทียบกับจุดอ้างอิง ด้วยการออกแบบของเซ็นเซอร์เหล่านี้ มักจะสามารถวัดการเปลี่ยนตำแหน่งในระดับไมครอนหรือแม้แต่ระดับนาโนเมตร โดยบางรุ่นสามารถวัดได้ละเอียดกว่าระดับนาโนเมตร จุดประสงค์ของเซ็นเซอร์เหล่านี้ อย่างน้อยในแง่ของการผลิต คือการให้การวัดตำแหน่งที่แม่นยำ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่มีการใช้งานหลากหลาย การวัดตำแหน่งสามารถบอกเราเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ ตัวอย่างเช่น สามารถใช้เพื่อตรวจสอบเครื่องจักรที่ทำงานในช่วงที่กำหนดและเพื่อการควบคุมคุณภาพ ซึ่งอย่างหลังนี้น่าสนใจเป็นพิเศษเพราะเกี่ยวข้องกับเมโทรโลยี ทำให้เราสามารถตรวจสอบข้อกำหนดการวัดของผลิตภัณฑ์ได้อย่างแม่นยำโดยการวัดการเปลี่ยนตำแหน่ง

มีปัจจัยหลายอย่างที่มีบทบาทสำคัญในการกำหนดว่าเซ็นเซอร์ใดเหมาะสมกับการใช้งานของคุณ เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์และวิธีการวัดเหมาะกับความต้องการเฉพาะของคุณ ช่วงการวัด ความละเอียด และความแม่นยำ เป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการเลือกเซ็นเซอร์วัดระยะการเปลี่ยนตำแหน่ง อย่างไรก็ตาม ดังที่เห็นข้างต้น ไม่ใช่วิธีการวัดทุกแบบจะเหมาะกับวัสดุทุกชนิด และเซ็นเซอร์บางประเภทเหมาะกับการสแกนวัสดุบางชนิดมากกว่าชนิดอื่นๆ คุณควรพิจารณาความเร็วในการสุ่มตัวอย่างด้วย โดยเฉพาะหากคุณวัดการเปลี่ยนตำแหน่งแบบไดนามิก ซึ่งในกรณีนี้คุณจะต้องการเซ็นเซอร์ที่มีความเร็วในการสุ่มตัวอย่างที่เหมาะสม

แม้ว่าเซ็นเซอร์ทั้งสองประเภทจะเป็นเซ็นเซอร์วัดระยะด้วยเลเซอร์แบบไม่สัมผัส แต่เซ็นเซอร์คอนโฟคอลและเซ็นเซอร์เลเซอร์ไตรแองกูเลชันทำงานบนหลักการที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งทำให้เหมาะกับการใช้งานที่แตกต่างกัน เซ็นเซอร์เลเซอร์ไตรแองกูเลชันอาศัยการปล่อยแสงไปยังพื้นผิวและวัดแสงที่พื้นผิวสะท้อนกลับมายังตัวรับ การเปลี่ยนแปลงของมุมแสงสะท้อนมีสัดส่วนกับการเปลี่ยนตำแหน่งของพื้นผิวเป้าหมาย ในทางกลับกัน เซ็นเซอร์คอนโฟคอลจะปล่อยแสงที่มีหลายความยาวคลื่นและตรวจสอบว่าความยาวคลื่นใดอยู่ในโฟกัสบนพื้นผิวเป้าหมาย เมื่อความยาวคลื่นที่โฟกัสเปลี่ยนไป เราสามารถระบุการเปลี่ยนตำแหน่งของเป้าหมายได้ อย่างไรก็ตาม ด้วยการออกแบบที่มีชุดเลนส์ออปติคัลอยู่ในท่อทรงกระบอก เซ็นเซอร์คอนโฟคอลจึงมีแนวโน้มที่จะเสถียรกว่าเซ็นเซอร์เลเซอร์ไตรแองกูเลชัน แต่ก็มีแนวโน้มที่จะช้ากว่า ทำให้เซ็นเซอร์เลเซอร์ไตรแองกูเลชันได้เปรียบในงานที่ต้องการความเร็วสูง