Il tempo di volo (Time of Flight, ToF) misura la distanza dal tempo impiegato da un segnale luminoso a raggiungere il bersaglio e tornare indietro: è il principio alla base dei distanziometri LASER e di molti sensori senza contatto.
- Principio ToF : distanza dal tempo di andata e ritorno
- Senza contatto : nessun elemento tocca il bersaglio
- Lunghe distanze : da pochi cm a centinaia di metri
- Impulso o fase : due tecniche di misura del tempo
- Fascio LASER : allineamento visibile e preciso
- Indipendente dalla superficie : misura su gran parte dei materiali
- Applicazioni : livello, posizione, ingombri, sicurezza
Misurare una distanza senza contatto significa non poter usare un metro o un calibro: serve un segnale che raggiunga il bersaglio e ritorni. Il metodo del tempo di volo sfrutta proprio questo: si emette un segnale (tipicamente un fascio LASER), si misura il tempo che impiega a tornare e, conoscendo la velocità di propagazione, si calcola la distanza.
Poiché la velocità della luce è nota e costante, il ToF permette misure rapide, precise e ripetibili anche a grandi distanze, ed è insensibile alla natura della superficie in un’ampia gamma di casi.
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Come funziona il tempo di volo
Il sensore emette un segnale luminoso verso il bersaglio; la luce viene riflessa e ritorna al ricevitore. Misurando il tempo di andata e ritorno t e conoscendo la velocità della luce c, la distanza si ricava come d = c × t / 2. Poiché la luce percorre circa 30 cm in un nanosecondo, la misura richiede un’elettronica di temporizzazione molto precisa.
Il fascio LASER rosso visibile facilita l’allineamento sul punto di misura e mantiene un diametro contenuto anche a distanza, garantendo una misura localizzata e ripetibile.
ToF a impulsi e misura di fase
Esistono due modalità principali per misurare il tempo di volo:
- ToF a impulsi: si misura direttamente il ritardo dell’impulso riflesso. È adatto alle lunghe distanze e ai bersagli poco riflettenti.
- Misura di fase (modulazione di ampiezza): si confronta la fase del segnale emesso e di quello ricevuto. Offre elevata precisione (fino al millimetro) su distanze medie ed è tipica dei distanziometri industriali di precisione.
Molti distanziometri combinano le tecniche per coprire un ampio campo mantenendo alta precisione e frequenza di misura.
Vantaggi della misura ToF
- Misura senza contatto, anche su oggetti in movimento, caldi o pericolosi.
- Ampio campo di misura: da pochi centimetri a centinaia di metri (oltre con riflettore).
- Elevata precisione, fino al millimetro con la misura di fase.
- Uscite analogiche e digitali per l’integrazione in automazione.
Applicazioni e strumenti
Il ToF è impiegato per la misura di livello in serbatoi e silos, di posizione e spostamento di carriponte, gru e macchine, di ingombri e distanze in linea di produzione, e nei sistemi di sicurezza e anticollisione. I distanziometri LASER industriali distribuiti da RODER coprono queste applicazioni: modelli e dati tecnici nelle pagine di catalogo collegate.
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Distanziometri LASER industriali
Distanziometri LASER LDM per distanza, posizione e livello senza contatto.
Domande frequenti
È il tempo che un segnale luminoso impiega a raggiungere il bersaglio e tornare; da esso si ricava la distanza conoscendo la velocità della luce.
Il ToF a impulsi misura direttamente il ritardo ed è adatto alle lunghe distanze; la misura di fase confronta le fasi ed è più precisa su distanze medie.
Da pochi centimetri a centinaia di metri, e oltre 100 m con un riflettore, secondo il modello.
In gran parte dei casi no: il metodo è robusto su molti materiali; superfici molto scure o speculari possono ridurre la portata.
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