Moduły pomiaru odległości lasera są bardzo precyzyjnymi narzędziami szeroko stosowanymi w dziedzinach, takich jak autonomiczna jazda, drony, automatyzacja przemysłowa i robotyka. Zasada pracy tych modułów zazwyczaj obejmuje emitowanie wiązki laserowej i pomiar odległości między obiektem a czujnikiem poprzez odbieranie światła odbitego. Spośród różnych parametrów wydajności modułów pomiaru odległości lasera rozbieżność wiązki jest kluczowym czynnikiem, który bezpośrednio wpływa na dokładność pomiaru, zakres pomiaru i wybór scenariuszy zastosowania.
1. Podstawowa koncepcja rozbieżności wiązki
Rozbieżność wiązki odnosi się do kąta, pod którym wiązka laserowa wzrasta w rozmiarze przekroju, gdy podróżuje dalej od emitera laserowego. Mówiąc prosto, im mniejsza rozbieżność wiązki, tym bardziej skoncentrowana wiązka laserowa pozostaje podczas propagacji; I odwrotnie, im większa rozbieżność wiązki, tym szersza wiązka rozprzestrzenia się. W praktycznych zastosowaniach rozbieżność wiązki jest zwykle wyrażana pod kątem (stopnie lub militrowanowie).
Rozbieżność wiązki laserowej określa, ile rozprzestrzenia się na danej odległości, co z kolei wpływa na rozmiar plamki na obiekcie docelowym. Jeśli rozbieżność jest zbyt duża, wiązka pokryje większy obszar na duże odległości, co może zmniejszyć dokładność pomiaru. Z drugiej strony, jeśli rozbieżność jest zbyt mała, wiązka może stać się zbyt skoncentrowana na długich odległościach, co utrudnia prawidłowe odbicie lub nawet zapobieganie otrzymaniu odbitego sygnału. Dlatego wybranie odpowiedniej rozbieżności wiązki ma kluczowe znaczenie dla dokładności i zakresu zastosowania modułu pomiaru odległości lasera.
2. Wpływ rozbieżności wiązki na moduł pomiaru odległości lasera
Rozbieżność wiązki bezpośrednio wpływa na dokładność pomiaru modułu odległości lasera. Większa rozbieżność wiązki powoduje większy rozmiar plamki, co może prowadzić do rozproszonego światła odbitego i niedokładnych pomiarów. Na dłuższych odległościach większy rozmiar plamki może osłabić światło odbite, wpływając na jakość sygnału otrzymaną przez czujnik, zwiększając w ten sposób błędy pomiaru. Natomiast mniejsza rozbieżność wiązki utrzymuje koncentrację wiązki laserowej na dłuższych odległościach, co powoduje mniejszy rozmiar plamki, a tym samym wyższą dokładność pomiaru. W przypadku aplikacji wymagających wysokiej precyzji, takich jak skanowanie laserowe i precyzyjna lokalizacja, mniejsze rozbieżność wiązki jest ogólnie preferowanym wyborem.
Rozbieżność wiązki jest również ściśle związana z zakresem pomiaru. W przypadku modułów odległości lasera z rozbieżnością dużej wiązki wiązka laserowa szybko rozprzestrzeni się na duże odległości, osłabiając odbity sygnał i ostatecznie ograniczając efektywny zakres pomiaru. Ponadto większy rozmiar plamki może powodować odbite światło z wielu kierunków, co utrudnia dokładne odbieranie sygnału z celu, co z kolei wpływa na wyniki pomiaru.
Z drugiej strony mniejsza rozbieżność wiązki pomaga wiązce laserowej pozostać skoncentrowana, zapewniając, że światło odbite pozostaje silne, a zatem rozszerza efektywny zakres pomiaru. Dlatego im mniejsza rozbieżność wiązki modułu pomiaru odległości lasera, tym bardziej efektywny zakres pomiaru zwykle się rozciąga.
Wybór rozbieżności wiązki jest również ściśle powiązany ze scenariuszem zastosowania modułu pomiaru odległości lasera. W przypadku scenariuszy wymagających pomiarów dalekiego zasięgu i precyzyjnego (takie jak wykrywanie przeszkód podczas autonomicznej jazdy, Lidar), zwykle wybierany jest moduł o niewielkiej rozbieżności wiązki, aby zapewnić dokładne pomiary na duże odległości.
W przypadku pomiarów krótkich odległości, skanowania lub niektórych systemów automatyki przemysłowej może być preferowany moduł o większej rozbieżności wiązki w celu zwiększenia powierzchni pokrycia i poprawy wydajności pomiaru.
Na rozbieżność wiązki wpływają również warunki środowiskowe. W złożonych środowiskach o silnych cechach odblaskowych (takich jak przemysłowe linie produkcyjne lub skanowanie budynków) rozprzestrzenianie się wiązki laserowej może wpływać na odbicie i odbiór światła. W takich przypadkach większa rozbieżność wiązki może pomóc, pokrywając większy obszar, zwiększając siłę otrzymanego sygnału i zmniejszając zakłócenia środowiska. Z drugiej strony, w wyraźnych, niezakłóconych środowiskach, mniejsza rozbieżność wiązki może pomóc w skupieniu pomiaru na celu, minimalizując błędy.
3. Wybór i projekt rozbieżności wiązki
Rozbieżność wiązki modułu pomiaru odległości lasera jest zwykle określana przez projekt emitera laserowego. Różne scenariusze i wymagania aplikacji powodują zmiany w projektowaniu rozbieżności wiązki. Poniżej znajduje się kilka powszechnych scenariuszy zastosowania i powiązanych wyborów rozbieżności wiązki:
- Wysoka precyzja i pomiar dalekiego zasięgu:
W przypadku zastosowań wymagających zarówno wysokich precyzji, jak i długich odległości pomiarowych (takich jak precyzyjne pomiary, LIDAR i autonomiczna jazda), ogólnie wybiera się mniejsza rozbieżność wiązki. Zapewnia to, że wiązka laserowa utrzymuje niewielki rozmiar plamki na dłuższych odległościach, zwiększając zarówno dokładność pomiaru, jak i zakres. Na przykład podczas autonomicznej jazdy rozbieżność wiązki systemów lidarowych jest zwykle utrzymywana poniżej 1 °, aby dokładnie wykryć odległe przeszkody.
- Duże pokrycie o niższych wymaganiach precyzyjnych:
W scenariuszach, w których wymagany jest większy obszar zasięgu, ale precyzja nie jest tak krytyczna (takie jak lokalizacja robota i skanowanie środowiskowe), zwykle wybierana jest większa rozbieżność wiązki. Umożliwia to wiązkę laserową pokrycie szerszego obszaru, zwiększając możliwości wykrywania urządzenia i dzięki czemu jest odpowiednia do szybkiego skanowania lub wykrywania dużego obszaru.
- Pomiar krótkiej odległości w pomieszczeniu:
W przypadku pomiarów wewnątrz lub krótkiego zasięgu większa rozbieżność wiązki może pomóc zwiększyć pokrycie wiązki laserowej, zmniejszając błędy pomiaru z powodu niewłaściwego kąta odbicia. W takich przypadkach większa rozbieżność wiązki może zapewnić stabilne wyniki pomiaru poprzez zwiększenie wielkości miejsca.
4. Wniosek
Rozbieżność wiązki jest jednym z kluczowych czynników wpływających na wydajność modułów pomiaru odległości lasera. Wpływa bezpośrednio na dokładność pomiaru, zakres pomiaru i wybór scenariuszy aplikacji. Właściwe projektowanie rozbieżności wiązki może zwiększyć ogólną wydajność modułu pomiaru odległości lasera, zapewniając jego stabilność i wydajność w różnych zastosowaniach. W miarę ewolucji technologii pomiaru odległości lasera, optymalizacja rozbieżności wiązki stanie się ważnym czynnikiem rozszerzającym zakres aplikacji i możliwości pomiaru tych modułów.
Lumispot
Adres: Budynek 4 #, nr 99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Chiny
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobile: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Czas po: 18.11.2024