Cảm biến gồm nguồn laser diode 658 nm, truyền qua sợi quang đến đầu cảm biến, chiếu lên bề mặt kim loại tạo vùng speckle. Camera tốc độ cao (500 fps) ghi lại mẫu speckle, xử lý bằng thuật toán tương quan chéo 2D để xác định dịch chuyển giữa các khung hình. Dịch chuyển này được chuyển thành vận tốc bằng ma trận hiệu chuẩn T. Để tăng dải đo, cảm biến dùng cửa sổ tương quan trượt, cho phép đo dịch chuyển lớn mà không cần thay đổi ảnh gốc.

Hiệu chuẩn được thực hiện bằng cách dịch chuyển cảm biến theo các hướng x và y, ghi lại dịch chuyển speckle tương ứng để tính ma trận T. Sai số vận tốc do sai số hiệu chuẩn được phân tích và giới hạn dưới 0.035 mm/s nếu dùng robot, hoặc 0.0017 mm/s nếu dùng bàn dịch chính xác.

Cảm biến được kiểm tra trong phòng thí nghiệm với bàn dịch 6 trục chính xác cao. Độ tuyến tính và độ chính xác được xác nhận với sai số <0.01 mm/s. Cảm biến vẫn hoạt động tốt khi thay đổi khoảng cách làm việc ±5 mm và góc nghiêng ±5°, với sai số vận tốc <0.4 mm/s. Độ nhạy với chuyển động ngoài mặt phẳng (z) và xoay được phân tích, cho thấy ảnh hưởng nhỏ nếu điểm chiếu laser trùng với TCP.

Thử nghiệm thực tế được thực hiện trên robot KUKA KR150 trong quá trình WAAM. Cảm biến được gắn tại TCP để đo tốc độ thực tế khi robot di chuyển theo đường zigzag. Kết quả cho thấy tốc độ giảm ~25% tại các góc cua, gây sai lệch chiều cao lớp đắp ~3 mm sau 5 lớp. Dữ liệu từ cảm biến giúp hiệu chỉnh tốc độ cấp dây để cải thiện chất lượng sản phẩm.