Modulele de măsurare a distanței laser sunt instrumente de înaltă precizie utilizate pe scară largă în câmpuri precum conducere autonomă, drone, automatizare industrială și robotică. Principiul de lucru al acestor module implică, de obicei, emiterea unui fascicul laser și măsurarea distanței dintre obiect și senzor, primind lumina reflectată. Printre diferiții parametri de performanță ai modulelor de măsurare a distanței laserului, divergența fasciculului este un factor crucial care afectează în mod direct precizia măsurării, intervalul de măsurare și alegerea scenariilor de aplicare.
1. Conceptul de bază al divergenței fasciculului
Divergența fasciculului se referă la unghiul în care fasciculul laser crește în dimensiunea secțiunii transversale, pe măsură ce se deplasează mai departe de emițătorul cu laser. În termeni mai simpli, cu cât divergența fasciculului este mai mică, cu atât mai mult concentrat ratele fasciculului laser în timpul propagațiilor; În schimb, cu cât divergența fasciculului este mai mare, cu atât fasciculul se întinde mai larg. În aplicații practice, divergența fasciculului este de obicei exprimată în unghiuri (grade sau miliradieni).
Divergența fasciculului laser determină cât de mult se răspândește pe o distanță dată, ceea ce la rândul său afectează dimensiunea spotului pe obiectul țintă. Dacă divergența este prea mare, fasciculul va acoperi o suprafață mai mare la distanțe lungi, ceea ce poate reduce precizia măsurării. Pe de altă parte, dacă divergența este prea mică, fasciculul poate deveni prea concentrat la distanțe lungi, ceea ce face dificilă reflectarea corectă sau chiar împiedicarea primului semnalului reflectat. Prin urmare, selectarea unei divergențe adecvate a fasciculului este crucială pentru precizia și gama de aplicații a unui modul de măsurare a distanței laser.
2. Impactul divergenței fasciculului asupra performanței modulului de măsurare a distanței laserului
Divergența fasciculului afectează în mod direct precizia de măsurare a modulului de distanță laser. O divergență mai mare a fasciculului are ca rezultat o dimensiune mai mare a spotului, ceea ce poate duce la măsurători reflectate cu lumină reflectată și inexactă. La distanțe mai lungi, o dimensiune mai mare a spotului poate slăbi lumina reflectată, afectând calitatea semnalului primit de senzor, crescând astfel erorile de măsurare. În schimb, o divergență mai mică a fasciculului menține fasciculul laser concentrat pe distanțe mai lungi, ceea ce duce la o dimensiune mai mică a spotului și, astfel, o precizie de măsurare mai mare. Pentru aplicațiile care necesită o precizie ridicată, cum ar fi scanarea cu laser și localizarea precisă, o divergență mai mică a fasciculului este în general alegerea preferată.
Divergența fasciculului este, de asemenea, strâns legată de intervalul de măsurare. Pentru modulele de distanță cu laser cu divergență mare a fasciculului, fasciculul laser se va răspândi rapid pe distanțe lungi, slăbind semnalul reflectat și, în final, limitând intervalul efectiv de măsurare. În plus, o dimensiune a spotului mai mare poate determina lumina reflectată din mai multe direcții, ceea ce face dificil pentru senzor să primească cu exactitate semnalul de la țintă, ceea ce la rândul său afectează rezultatele măsurării.
Pe de altă parte, o divergență mai mică a fasciculului ajută fasciculul laser să rămână concentrat, asigurându -se că lumina reflectată rămâne puternică și, astfel, extinde intervalul efectiv de măsurare. Prin urmare, cu cât divergența fasciculului este mai mică a unui modul de măsurare a distanței laserului, cu atât mai departe se extinde de obicei intervalul de măsurare eficient.
Alegerea divergenței fasciculului este, de asemenea, strâns legată de scenariul de aplicare al modulului de măsurare a distanței laser. Pentru scenarii care necesită măsurători de lungă durată și de înaltă precizie (cum ar fi detectarea obstacolelor în conducere autonomă, LIDAR), un modul cu o divergență mică a fasciculului este de obicei aleasă pentru a asigura măsurători precise la distanțe lungi.
Pentru măsurători de distanță scurtă, scanare sau unele sisteme de automatizare industrială, un modul cu o divergență mai mare a fasciculului poate fi de preferat să crească suprafața de acoperire și să îmbunătățească eficiența măsurării.
Divergența fasciculului este influențată și de condițiile de mediu. În medii complexe cu caracteristici reflectoare puternice (cum ar fi liniile de producție industrială sau scanarea clădirilor), răspândirea fasciculului laser poate afecta reflectarea și primirea luminii. În astfel de cazuri, o divergență mai mare a fasciculului poate ajuta prin acoperirea unei zone mai mari, crescând rezistența semnalului primit și reducând interferența mediului. Pe de altă parte, în medii clare, neobstrucționate, o divergență mai mică a fasciculului poate ajuta la concentrarea măsurării pe țintă, reducând astfel erorile.
3. Selecția și proiectarea divergenței fasciculului
Divergența fasciculului unui modul de măsurare a distanței laser este de obicei determinată de proiectarea emițătorului laser. Diferite scenarii și cerințe de aplicare duc la variații ale proiectării divergenței fasciculului. Mai jos sunt mai multe scenarii comune de aplicații și alegerile lor asociate de divergență a fasciculului:
- Măsurare de înaltă precizie și de lungă durată:
Pentru aplicațiile care necesită atât distanțe de măsurare de înaltă precizie, cât și de măsurare lungă (cum ar fi măsurători precise, lidar și conducere autonomă), în general este aleasă o divergență mai mică a fasciculului. Acest lucru asigură că fasciculul laser menține o dimensiune mică a spotului pe distanțe mai lungi, îmbunătățind atât precizia de măsurare, cât și intervalul. De exemplu, în conducerea autonomă, divergența fasciculului a sistemelor LIDAR este de obicei păstrată sub 1 ° pentru a detecta cu exactitate obstacolele îndepărtate.
- Acoperire mare cu cerințe de precizie mai mici:
În scenarii în care este necesară o suprafață de acoperire mai mare, dar precizia nu este la fel de critică (cum ar fi localizarea robotului și scanarea mediului), este de obicei aleasă o divergență mai mare a fasciculului. Acest lucru permite fasciculului laser să acopere o zonă mai largă, îmbunătățind capacitățile de detectare ale dispozitivului și ceea ce îl face potrivit pentru scanarea rapidă sau detectarea zonei mari.
- Măsurarea interioară la distanță scurtă:
Pentru măsurători interioare sau cu rază scurtă de acțiune, o divergență mai mare a fasciculului poate ajuta la creșterea acoperirii fasciculului laser, reducând erorile de măsurare din cauza unghiurilor de reflecție necorespunzătoare. În astfel de cazuri, o divergență mai mare a fasciculului poate asigura rezultate stabile de măsurare prin creșterea dimensiunii spotului.
4. Concluzie
Divergența fasciculului este unul dintre factorii cheie care afectează performanța modulelor de măsurare a distanței laser. Influențează direct precizia măsurării, intervalul de măsurare și alegerea scenariilor de aplicare. Proiectarea corectă a divergenței fasciculului poate îmbunătăți performanța generală a modulului de măsurare a distanței laser, asigurând stabilitatea și eficiența acestuia în diferite aplicații. Pe măsură ce tehnologia de măsurare a distanței laser continuă să evolueze, optimizarea divergenței fasciculului va deveni un factor important în extinderea gamei de aplicații și a capacităților de măsurare ale acestor module.
Lumispot
Adresa: Clădirea 4 #, nr.99 FURONG 3RD ROAD, XISHAN DIST. Wuxi, 214000, China
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobile: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Timpul post: 18-2024 nov