Sensori

La scansione tramite fascio laser di una superficie metallica rappresenta un metodo efficiente per la misura del profilo di una lamina o di un oggetto complesso, infatti, la luce diffusa dal metallo, opportunamente focalizzata, fornisce le coordinate spaziali richieste e quindi la mappatura dell'oggetto.

Questi dispositivi trovano applicazione, ad esempio, nei forni fusori e negli impianti di laminazione a caldo ed a freddo delle fonderie.
Tali sensori agiscono in linea con il processo quindi anche ad elevate temperature, ma è possibile sviluppare anche sensori "off-line", ossia che forniscano misure statiche di planarità a pezzo fermo ed a temperatura ambiente.
In un progetto dennominato BRITE, il Centro Laser ha partecipato per lo sviluppo di un sensore con tecniche di triangolazione laser time-of-scan che è in grado di effettuare misure dimensionali con una risoluzione di 100 mm ad una distanza massima di lavoro di 20 cm.

La distanza del target rispetto al piano di deflessione del fascio è data dall'intervallo di tempo necessario al fascio laser per percorrere un dato angolo d.
La luce diffusa proveniente dall'oggetto è sufficiente per eseguire la misura, ciò significa che la maggioranza delle superfici può essere ispezionata con precisione e senza contatto meccanico.
Il funzionamento del dispositivo è basato sulla misura del tempo necessario allo spostamento del fascio laser dal punto di partenza predefinito Np al punto di misura Mp.
Np è definito dall'angolo di incidenza a del fascio laser e dall'angolo di osservazione b.
Mp è fissato dall'asse ottico del fotodiodo.

La distanza h tra il piano di deflessione ed il piano zero è data da:



In questa relazione B è la distanza fra il punto in cui avviene la deflessione del fascio laser ed il fotodiodo posto all'angolo b, e d è l'angolo di deflessione.
L'istante t1, in cui il fascio laser passa per il punto N_P sul piano di riferimento, è determinato attraverso il fotodiodo PhD1.
L'istante t2, in cui il fascio laser passa per il punto M_P sul piano zero, è dato dal fotodiodo PhD2 e determina la fine della scansione.
L'angolo di scansione viene calcolato in base alla misura dell'intervallo di tempo Dt = t2- t1 fra i segnali ricevuti dai fotodiodi PhD1 and PhD2, come nella seguente espressione: d (°) = 360° x 2uDt (2), essendo u la frequenza di rotazione dello scanner.