변위 센서

변위 센서에는 레이저식 변위 센서 외에도 측장 센서와 와전류식 변위 센서도 존재합니다.

 

측장 센서는 투광기와 수광기로 구성된 물체의 폭이나 위치를 측정하는 센서입니다.

수광량의 변화를 파악하는 광량 변화 방식과, 수광 소자에 CCD를 사용한 CCD 방식이 있습니다.

 

1. 광량 변화 방식

투광기에서 수광기로 평행한 빛이 투광되고, 수광기의 렌즈를 이용해 평행광을 수광 소자로 집광합니다.

평행광 안에 차광 물체가 있으면 빛이 차단되고 수광량이 변합니다.

이러한 변화를 통해 광량을 차광 물체의 크기로 출력할 수 있습니다.

 

투광기(좌)와 수광기(우)의 구조

 

2. CCD 방식

투광기에서 평행한 빛이 수광기로 투광되고, 수광기의 리니어 CCD 이미지 센서에서 수광됩니다.

평행광 안에 차광 물체가 있으면 빛이 차단되고, CCD 상에 차광 물체의 크기에 비례한 그림자가 생깁니다.

이 그림자를 통해 물체의 크기, 위치를 출력합니다.

 

투광기에서 투광된 빛이 수광기 내 CCD 센서의 수광되는 모습

 

셰이딩 보정

CCD 방식의 측장 센서에는 광원인 반도체 레이저의 광량 분포 편차 또는 CCD 이미지 센서의 수광 감도 편차가 있어,

수광량 분포가 균일하지 않습니다.

이를 균일하게 하기 위한 기능으로 셰이딩 보정 기능이 있습니다.

검출 전에 셰이딩 보정 기능을 실행 후 검출하면 광량이 고르게 분포되어 출력됩니다.

 

셰이딩 보정 전(좌)과 후(우)의 광량 분포도

 

와전류식 변위 센서는 센서 헤드 내부의 코일에 고주파 전류를 흘려보내 고주파 자계를 발생시킵니다.

자계 안에 금속 물체가 있으면 전자 유도 작용에 의해 물체 표면을 통과하는 자속의 주위에 과전류가 흐르고 센서 헤드 내부의 코일 임피던스(impedance)¹가 변합니다.

과전류식 변위 센서는 이러한 현상에 따른 발진 상태의 변화를 이용해 거리를 측정합니다.

고주파 자계를 발생시키는 와전류식 변위 센서

 

                                                                                                                                                        ¹임피던스 : 주파수 응답 함수의 일종으로, 어떤 점의 힘과 그것과 같은 점 또는 다른 점의 속도의 비