Triangolazione laser

La triangolazione laser è una tecnica ottica che misura la distanza o il profilo di una superficie senza contatto, proiettando un punto o una linea di luce laser e osservando dove appare da un angolo diverso. È uno dei metodi più diffusi per misurare distanze brevi con alta precisione, per rilevare il profilo di un oggetto o per controllare piccoli spostamenti. Il nome deriva dalla geometria: sorgente laser, punto illuminato sulla superficie e sensore che lo osserva formano un triangolo, e dalla posizione del punto visto dal sensore si ricava la distanza. È una tecnica rapida, precisa e adatta all’automazione. Capire come funziona la triangolazione laser aiuta a scegliere il sensore giusto per misure di distanza, profilo e posizione senza toccare l’oggetto.

Questa pagina spiega la geometria della triangolazione, cosa permette di misurare, e quali sono i suoi pregi e limiti. È una guida per il tecnico che si occupa di misura di distanza e profilo.

La geometria del triangolo

Il principio si basa su una semplice geometria. Un emettitore proietta un raggio laser sulla superficie da misurare, dove forma un piccolo punto luminoso. Un sensore, posto a fianco dell’emettitore a distanza nota e inclinato di un certo angolo, osserva quel punto. Se la superficie è più vicina o più lontana, il punto luminoso appare in una posizione diversa sul sensore. Sorgente, punto e sensore formano un triangolo di cui si conoscono la base, la distanza tra emettitore e sensore, e gli angoli; dalla posizione del punto sul sensore si calcola per triangolazione la distanza della superficie. Piccole variazioni di distanza producono spostamenti misurabili del punto sul sensore, il che rende il metodo molto sensibile e preciso su brevi distanze. È la stessa idea con cui i nostri due occhi valutano la profondità, tradotta in uno strumento di misura.

Cosa permette di misurare

La triangolazione laser misura anzitutto la distanza di una superficie e, di conseguenza, i suoi spostamenti: seguendo come varia la distanza si misura il movimento di una parte, lo spessore di un oggetto per differenza, o la posizione di un componente. Proiettando invece una linea laser anziché un punto, e osservandola da un angolo, si ricava il profilo della superficie lungo quella linea: la linea appare deformata dove la superficie ha rilievi o incavi, e da questa deformazione si ricostruisce la forma. Muovendo l’oggetto o il sensore si ottiene una scansione tridimensionale della superficie. Per questo la triangolazione laser è alla base di molti sensori di profilo e sistemi di controllo dimensionale in linea, capaci di misurare forma, altezza di gradini, larghezza di solchi e presenza di difetti, tutto senza contatto e a grande velocità.

Configurazione	Misura
Punto laser	Distanza e spostamento
Linea laser	Profilo della superficie
Scansione	Forma tridimensionale

Pregi e limiti

La triangolazione laser ha grandi pregi: è precisa su brevi distanze, rapida, senza contatto e adatta all’automazione e alla misura di profilo. È ideale per distanze da pochi millimetri a qualche decina di centimetri, dove offre risoluzioni molto fini. Ha però dei limiti. La precisione diminuisce all’aumentare della distanza, per cui su distanze lunghe si preferisce il metodo del tempo di volo. La misura dipende dalle proprietà ottiche della superficie: superfici molto riflettenti, trasparenti, scure o lucide possono disturbare la lettura, e vanno gestite con accorgimenti. Angoli molto inclinati o superfici che nascondono il punto al sensore, il cosiddetto effetto ombra, possono creare zone non misurabili. Conoscendo questi limiti, la triangolazione laser resta la scelta d’elezione per misure di distanza e profilo ravvicinate e precise.

• Precisa e rapida su brevi distanze.
• Misura distanza, spostamento e profilo senza contatto.
• Con la linea laser ricostruisce la forma.
• Meno precisa sulle distanze lunghe.
• Sensibile alle proprietà ottiche della superficie.

Affidabilità della misura

Per misure affidabili conta scegliere il sensore con il campo di misura adatto alla distanza di lavoro, montarlo con l’orientamento corretto rispetto alla superficie e gestire le superfici otticamente difficili con illuminazione e impostazioni adeguate. La taratura del sensore è fatta dal costruttore per il suo campo, e l’utente deve rispettare le condizioni d’uso. Documentare distanza di lavoro, tipo di superficie e configurazione rende le misure ripetibili. Nel panorama dei sensori di distanza senza contatto, la triangolazione laser è la soluzione più usata per il corto raggio e per la misura di profilo, complementare al tempo di volo per le distanze maggiori.

Dalla tecnologia allo strumento: cosa serve in pratica

Questo tema appartiene all’area Tecnologie laser e ottiche del ramo Tecnologie e principi di misura, ed è collegato al tempo di volo e telemetria laser. Per la strumentazione il riferimento è il Catalogo prodotti.

Nel catalogo i sensori laser di distanza e posizione fanno capo ai sensori laser di distanza e posizione, nella famiglia sensori di processo, velocità, lunghezza, distanza e colore. Se devi misurare distanza o profilo senza contatto, il modulo di richiesta consente di ricevere un’indicazione mirata.