Laserové měření vzdálenosti jsou vysoce přesné nástroje, které se široce používají v polích, jako je autonomní řízení, drony, průmyslová automatizace a robotika. Pracovní princip těchto modulů obvykle zahrnuje emitování laserového paprsku a měření vzdálenosti mezi objektem a senzorem přijetím odraženého světla. Mezi různými parametry výkonu modulů měření laserové vzdálenosti je divergence paprsku rozhodujícím faktorem, který přímo ovlivňuje přesnost měření, rozsah měření a výběr aplikačních scénářů.
1. Základní koncept divergence paprsku
Divergence paprsku odkazuje na úhel, ve kterém laserový paprsek zvětšuje velikost průřezu, když cestuje dále od laserového emitoru. Zjednodušeně řečeno, čím menší je divergence paprsku, tím koncentrovanější laserový paprsek zůstává během šíření; Naopak, čím větší je divergence paprsku, tím širší se šíří paprsek. V praktických aplikacích je divergence paprsku obvykle vyjádřena v úhlech (stupních nebo miliradských).
Divergence laserového paprsku určuje, kolik se šíří po dané vzdálenosti, což zase ovlivňuje velikost botu na cílovém objektu. Pokud je divergence příliš velká, paprsek pokryje větší plochu na velké vzdálenosti, což může snížit přesnost měření. Na druhou stranu, pokud je divergence příliš malá, může se paprsek příliš soustředit na velké vzdálenosti, což ztěžuje správný odrážet nebo dokonce zabránit přijetí odraženého signálu. Proto je výběr vhodné divergence paprsku zásadní pro přesnost a aplikační rozsah modulu měření laserové vzdálenosti.
2. dopad divergence paprsku na výkon modulu měření laserové vzdálenosti
Divergence paprsku přímo ovlivňuje přesnost měření modulu laserové vzdálenosti. Větší divergence paprsku má za následek větší velikost botu, což může vést k rozptýlenému odrazeného světla a nepřesných měření. Na delší vzdálenosti může větší velikost botu oslabit odražené světlo, což ovlivňuje kvalitu signálu přijatého senzorem, čímž se zvyšuje chyby měření. Naproti tomu menší divergence paprsku udržuje laserový paprsek zaostřený na delší vzdálenosti, což vede k menší velikosti botu a tím vyšší přesnost měření. U aplikací vyžadujících vysokou přesnost, jako je skenování laseru a přesná lokalizace, je menší divergence paprsku obecně preferovanou volbou.
Divergence paprsku také úzce souvisí s rozsahem měření. U modulů laserové vzdálenosti s velkou divergencí paprsku se laserový paprsek rychle rozšíří na velké vzdálenosti, oslabí odražený signál a nakonec omezí efektivní rozsah měření. Navíc větší velikost botu může způsobit, že odrazové světlo pochází z více směrů, což ztěžuje senzoru přesně přijímat signál z cíle, což zase ovlivňuje výsledky měření.
Na druhé straně menší divergence paprsku pomáhá laserovému paprsku zůstat koncentrovaný a zajišťuje, že odražené světlo zůstává silné, a tak prodlužuje efektivní rozsah měření. Čím menší je divergence paprsku laserového měřicího modulu laserové vzdálenosti, tím dále se efektivní rozsah měření obvykle rozšiřuje.
Volba divergence paprsku je také úzce spjata s aplikačním scénářem modulu měření laserové vzdálenosti. Pro scénáře vyžadující dlouhodobé a vysoce přesné měření (jako je detekce překážek v autonomní jízdě, LiDAR), je obvykle zvolen modul s malým divergencí paprsku pro zajištění přesných měření na dlouhých vzdálenostech.
Pro měření krátké vzdálenosti, skenování nebo některých průmyslových automatizačních systémů může být modul s větší divergencí paprsků upřednostňován pro zvýšení oblasti pokrytí a zlepšení účinnosti měření.
Divergence paprsku je také ovlivněna podmínkami prostředí. Ve složitých prostředích se silnými reflexními charakteristikami (jako jsou průmyslové produkční linie nebo skenování budov) může šíření laserového paprsku ovlivnit odraz a přijetí světla. V takových případech může větší divergence paprsku pomoci pokrytím větší plochy, zvýšením síly přijímaného signálu a snížením rušení životního prostředí. Na druhé straně, v jasných, nerušených prostředích může menší divergence paprsku pomoci zaměřit měření na cíl, čímž se minimalizuje chyby.
3. výběr a návrh divergence paprsku
Divergence paprsku modulu měření laserové vzdálenosti je obvykle určena návrhem laserového emitoru. Různé scénáře a požadavky aplikací mají za následek změny návrhu divergence paprsků. Níže je několik běžných scénářů aplikací a jejich přidružené volby divergence paprsků:
- Měření s vysokou přesností a dlouhým dosahem:
U aplikací vyžadujících jak vysokou přesnost, tak dlouhé měření (jako jsou přesná měření, lidar a autonomní řízení), je obecně zvolena menší divergence paprsku. Tím je zajištěno, že laserový paprsek udržuje malou bodovou velikost na delší vzdálenosti a zvyšuje přesnost měření i rozsah. Například při autonomním řízení je divergence paprsku lidarových systémů obvykle udržována pod 1 °, aby přesně detekovala vzdálené překážky.
- Velké pokrytí s nižšími požadavky na přesnost:
Ve scénářích, kde je vyžadována větší oblast pokrytí, ale přesnost není tak kritická (jako je lokalizace robota a skenování životního prostředí), obvykle se vybírá větší divergence paprsku. To umožňuje laserovému paprsku zakrývat širší oblast, zlepšit schopnosti snímání zařízení a způsobit, že je vhodný pro rychlé skenování nebo detekci velké oblasti.
- Měření na krátké vzdálenosti:
Pro měření vnitřního nebo krátkého dosahu může větší divergence paprsku pomoci zvýšit pokrytí laserového paprsku, což snižuje chyby měření v důsledku nesprávných úhlů odrazu. V takových případech může větší divergence paprsku zajistit výsledky stabilního měření zvýšením velikosti botu.
4. závěr
Divergence paprsku je jedním z klíčových faktorů ovlivňujících výkon modulů měření laserové vzdálenosti. Přímo ovlivňuje přesnost měření, rozsah měření a výběr aplikačních scénářů. Správný návrh divergence paprsku může zvýšit celkový výkon modulu měření vzdálenosti laserové vzdálenosti a zajistit jeho stabilitu a účinnost napříč různými aplikacemi. Vzhledem k tomu, že se technologie měření vzdálenosti laserové vzdálenosti neustále vyvíjí, se optimalizace divergence paprsku stane důležitým faktorem pro rozšíření rozsahu aplikací a měření těchto modulů.
Lumispot
Adresa: Budova 4 #, č. 99 Furong 3. silnice, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Čína
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobile: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Čas příspěvku: Nov-18-2024