三维激光轮廓传感器的激光波长选择

浏览: 时间:2021-08-16

三维激光轮廓传感器通常采用红色和蓝色两种激光器,其中红色激光器的波长一般为650nm左右,技术成熟,价格较低,在轮廓传感器早期产品中选用较多,是一种具有较好性价比的解决方案。

蓝色激光器近年来技术逐渐成熟,但是价格相对红色激光器仍然较高。在三维测量领域,蓝色激光相对红色激光具有更佳的性能,主要原因包括以下几个方面:

一、蓝色激光的光束比红色激光更精细。激光发射中,根据光线衍射原理,在相同的镜头焦距和孔径条件下,光斑直径与激光波长成正比,以405nm蓝色激光为例,其光斑直径仅为650nm红色激光的约2/3,能量密度更高。圆形光斑经鲍威尔棱镜等器件整形后形成一字激光线,蓝色激光的光束比红色激光更细,可以达到50um以下,有助于更加精确地提取轮廓。同时由于蓝色激光的光束细,能量密度更高,使得轮廓传感器可以采用更短的曝光时间,从而实现高速测量。

二、在扫描某些材料时蓝色激光的光束比红色激光更清晰。由于波长较长,红色激光在照射在某些材料表面时会产生更突出的穿透或扩散现象,尤其是有机、半透明或透明材料,比如塑料、树脂、玻璃等,从而造成光束边缘模糊或亮度低,不利于高精度的轮廓提取。而蓝色激光器波长较短,上述穿透或扩散现象不明显,光束边缘更清晰,测量精度也更高。

   激光波长选择配图

三、蓝色激光抗环境光干扰能力更强。三维激光轮廓传感器内部包括成像器件,强烈的环境光会造成比较大的干扰,环境光一般指可见光,波长范围为390-780nm。蓝色激光处于该范围边缘,此波段的环境光能量较弱,通过窄带滤光片,可以很好地滤除环境光。

四、蓝色激光可实现红热物体的测量。某些材料在高温下本身会发出红光,例如钢铁在超过700°时将发出近红外光,此时如果采用红色激光,由于背景干扰将无法获得光束图像。而蓝色激光波长短,与红热物体辐射光波长差距较大,仍然能够获得清晰的光束图像,实现精确测量。

中科微步推出的usensys®智能三维激光轮廓传感器采用405nm的蓝色激光器,可实现微米级高精度测量。也可以根据用户测量需求,定制不同功率等级的激光器,实现个性化解决方案。