Модулі лазерного вимірювання відстані – це високоточні інструменти, що широко використовуються в таких галузях, як автономне керування, дрони, промислова автоматизація та робототехніка. Принцип роботи цих модулів зазвичай полягає у випромінюванні лазерного променя та вимірюванні відстані між об'єктом і датчиком шляхом отримання відбитого світла. Серед різних параметрів продуктивності модулів лазерного вимірювання відстані розбіжність променя є вирішальним фактором, який безпосередньо впливає на точність вимірювання, діапазон вимірювання та вибір сценаріїв застосування.
1. Основна концепція розбіжності променя
Розбіжність променя – це кут, під яким збільшується розмір поперечного перерізу лазерного променя, віддаляючись від лазерного випромінювача. Простіше кажучи, чим менша розбіжність променя, тим більш концентрованим залишається лазерний промінь під час поширення; навпаки, чим більша розбіжність променя, тим ширше поширюється промінь. У практичному застосуванні розбіжність променя зазвичай виражається в кутах (градусах або мілірадіанах).
Розбіжність лазерного променя визначає, наскільки він поширюється на заданій відстані, що, у свою чергу, впливає на розмір плями на цільовому об'єкті. Якщо розбіжність занадто велика, промінь охоплюватиме більшу площу на великих відстанях, що може знизити точність вимірювання. З іншого боку, якщо розбіжність занадто мала, промінь може стати занадто сфокусованим на великих відстанях, що ускладнить його правильне відбиття або навіть запобігатиме отриманню відбитого сигналу. Тому вибір відповідної розбіжності променя має вирішальне значення для точності та діапазону застосування лазерного модуля вимірювання відстані.
2. Вплив розбіжності променя на продуктивність модуля лазерного вимірювання відстані
Розбіжність променя безпосередньо впливає на точність вимірювання лазерного далекоміра. Більша розбіжність променя призводить до більшого розміру плями, що може призвести до розсіяного відбитого світла та неточних вимірювань. На більших відстанях більший розмір плями може послабити відбите світло, впливаючи на якість сигналу, що отримується датчиком, тим самим збільшуючи похибки вимірювання. Навпаки, менша розбіжність променя утримує лазерний промінь сфокусованим на більших відстанях, що призводить до меншого розміру плями та, отже, до вищої точності вимірювання. Для застосувань, що потребують високої точності, таких як лазерне сканування та точна локалізація, менша розбіжність променя, як правило, є кращим вибором.
Розбіжність променя також тісно пов'язана з діапазоном вимірювання. Для лазерних далекомірів із великою розбіжністю променя лазерний промінь швидко поширюватиметься на великі відстані, послаблюючи відбитий сигнал і зрештою обмежуючи ефективний діапазон вимірювання. Крім того, більший розмір плями може призвести до того, що відбите світло надходитиме з кількох напрямків, що ускладнює точне отримання датчиком сигналу від цілі, що, у свою чергу, впливає на результати вимірювання.
З іншого боку, менша розбіжність променя допомагає лазерному променю залишатися концентрованим, забезпечуючи сильне відбите світло і таким чином розширюючи ефективний діапазон вимірювання. Тому, чим менша розбіжність променя лазерного модуля вимірювання відстані, тим більше зазвичай розширюється ефективний діапазон вимірювання.
Вибір розбіжності променя також тісно пов'язаний зі сценарієм застосування лазерного модуля вимірювання відстані. Для сценаріїв, що вимагають вимірювань на великі відстані та високої точності (таких як виявлення перешкод в автономному водінні, LiDAR), зазвичай вибирається модуль з малою розбіжністю променя, щоб забезпечити точні вимірювання на великих відстанях.
Для вимірювань на коротких відстанях, сканування або деяких систем промислової автоматизації може бути кращим модуль з більшою розбіжністю променя, щоб збільшити зону покриття та підвищити ефективність вимірювання.
На розбіжність променя також впливають умови навколишнього середовища. У складних середовищах із сильними відбивними характеристиками (таких як промислові виробничі лінії або сканування будівель) розсіювання лазерного променя може впливати на відбиття та прийом світла. У таких випадках більша розбіжність променя може допомогти, охопивши більшу площу, збільшивши силу прийнятого сигналу та зменшивши перешкоди від навколишнього середовища. З іншого боку, у чітких середовищах без перешкод менша розбіжність променя може допомогти сфокусувати вимірювання на цілі, тим самим мінімізуючи помилки.
3. Вибір та проектування розбіжності променя
Розбіжність променя лазерного модуля вимірювання відстані зазвичай визначається конструкцією лазерного випромінювача. Різні сценарії застосування та вимоги призводять до варіацій у конструкції розбіжності променя. Нижче наведено кілька поширених сценаріїв застосування та пов'язані з ними варіанти розбіжності променя:
- Високоточне та далекомірне вимірювання:
Для застосувань, що вимагають як високої точності, так і великих відстаней вимірювання (таких як точні вимірювання, LiDAR та автономне керування), зазвичай вибирається менша розбіжність променя. Це гарантує, що лазерний промінь зберігатиме малий розмір плями на більших відстанях, підвищуючи як точність вимірювання, так і дальність. Наприклад, в автономному водінні розбіжність променя систем LiDAR зазвичай підтримується нижче 1° для точного виявлення віддалених перешкод.
- Велике покриття з нижчими вимогами до точності:
У сценаріях, де потрібна більша зона покриття, але точність не є настільки критичною (наприклад, для локалізації робота та сканування навколишнього середовища), зазвичай вибирається більша розбіжність променя. Це дозволяє лазерному променю охоплювати ширшу площу, покращуючи можливості сенсорного сприйняття пристрою та роблячи його придатним для швидкого сканування або виявлення великих площ.
- Вимірювання на короткі відстані в приміщенні:
Для вимірювань у приміщенні або на короткій відстані більша розбіжність променя може допомогти збільшити охоплення лазерного променя, зменшуючи похибки вимірювання через неправильні кути відбиття. У таких випадках більша розбіжність променя може забезпечити стабільні результати вимірювання за рахунок збільшення розміру плями.
4. Висновок
Розбіжність променя є одним з ключових факторів, що впливають на продуктивність модулів лазерного вимірювання відстані. Вона безпосередньо впливає на точність вимірювання, діапазон вимірювання та вибір сценаріїв застосування. Правильне проектування розбіжності променя може підвищити загальну продуктивність модуля лазерного вимірювання відстані, забезпечуючи його стабільність та ефективність у різних застосуваннях. Оскільки технологія лазерного вимірювання відстані продовжує розвиватися, оптимізація розбіжності променя стане важливим фактором розширення діапазону застосування та вимірювальних можливостей цих модулів.
Люміспот
Адреса: Будівля 4, № 99, 3-тя дорога Фуронг, район Сішань, Усі, 214000, Китай
Тел.: + 86-0510 87381808.
Мобільний: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Час публікації: 18 листопада 2024 р.