Модули лазерного измерения расстояния — это высокоточные инструменты, широко используемые в таких областях, как автономное вождение, беспилотные летательные аппараты, промышленная автоматизация и робототехника. Принцип работы этих модулей обычно заключается в излучении лазерного луча и измерении расстояния между объектом и датчиком путем приема отраженного света. Среди различных рабочих параметров модулей лазерного измерения расстояния расхождение луча является решающим фактором, который напрямую влияет на точность измерения, диапазон измерения и выбор сценариев применения.
1. Основная концепция расхождения пучка
Расходимость луча относится к углу, под которым лазерный луч увеличивается в поперечном сечении по мере удаления от лазерного излучателя. Проще говоря, чем меньше расходимость луча, тем более концентрированным остается лазерный луч во время распространения; и наоборот, чем больше расходимость луча, тем шире распространяется луч. В практических приложениях расходимость луча обычно выражается в углах (градусах или миллирадианах).
Расходимость лазерного луча определяет, насколько он распространяется на заданном расстоянии, что в свою очередь влияет на размер пятна на целевом объекте. Если расходимость слишком велика, луч будет охватывать большую площадь на больших расстояниях, что может снизить точность измерения. С другой стороны, если расходимость слишком мала, луч может стать слишком сфокусированным на больших расстояниях, что затруднит правильное отражение или даже предотвратит получение отраженного сигнала. Поэтому выбор подходящей расходимости луча имеет решающее значение для точности и диапазона применения лазерного дальномерного модуля.
2. Влияние расходимости луча на производительность лазерного дальномерного модуля
Расходимость луча напрямую влияет на точность измерения лазерного дальномера. Большее расходимость луча приводит к большему размеру пятна, что может привести к рассеянному отраженному свету и неточным измерениям. На больших расстояниях больший размер пятна может ослабить отраженный свет, влияя на качество сигнала, принимаемого датчиком, тем самым увеличивая ошибки измерения. Напротив, меньшее расходимость луча сохраняет фокусировку лазерного луча на больших расстояниях, что приводит к меньшему размеру пятна и, следовательно, к более высокой точности измерения. Для приложений, требующих высокой точности, таких как лазерное сканирование и точная локализация, меньшее расходимость луча, как правило, является предпочтительным выбором.
Расходимость луча также тесно связана с диапазоном измерения. Для лазерных дальномерных модулей с большой расходимостью луча лазерный луч будет быстро распространяться на большие расстояния, ослабляя отраженный сигнал и в конечном итоге ограничивая эффективный диапазон измерения. Кроме того, больший размер пятна может привести к тому, что отраженный свет будет приходить с нескольких направлений, что затруднит для датчика точный прием сигнала от цели, что, в свою очередь, повлияет на результаты измерения.
С другой стороны, меньшее расхождение луча помогает лазерному лучу оставаться сконцентрированным, гарантируя, что отраженный свет остается сильным и, таким образом, расширяет эффективный диапазон измерения. Таким образом, чем меньше расхождение луча лазерного дальномерного модуля, тем дальше обычно расширяется эффективный диапазон измерения.
Выбор расходимости луча также тесно связан со сценарием применения лазерного дальномерного модуля. Для сценариев, требующих дальних и высокоточных измерений (например, обнаружение препятствий в автономном вождении, LiDAR), обычно выбирается модуль с малой расходимостью луча, чтобы обеспечить точные измерения на больших расстояниях.
Для измерений на коротких расстояниях, сканирования или некоторых систем промышленной автоматизации может оказаться предпочтительным модуль с большей расходимостью луча, чтобы увеличить зону покрытия и повысить эффективность измерений.
На расходимость луча также влияют условия окружающей среды. В сложных средах с сильными отражательными характеристиками (например, промышленные производственные линии или сканирование зданий) распространение лазерного луча может повлиять на отражение и прием света. В таких случаях большее расходимость луча может помочь, охватывая большую площадь, увеличивая силу принимаемого сигнала и уменьшая помехи окружающей среды. С другой стороны, в чистых, свободных средах меньшее расходимость луча может помочь сфокусировать измерение на цели, тем самым минимизируя ошибки.
3. Выбор и проектирование расходимости пучка
Расходимость луча лазерного дальномерного модуля обычно определяется конструкцией лазерного излучателя. Различные сценарии применения и требования приводят к вариациям в конструкции расходимости луча. Ниже приведены несколько распространенных сценариев применения и соответствующие им варианты расходимости луча:
- Высокая точность и дальние измерения:
Для приложений, требующих как высокой точности, так и больших расстояний измерения (например, точные измерения, LiDAR и автономное вождение), обычно выбирается меньшее расхождение луча. Это гарантирует, что лазерный луч сохраняет небольшой размер пятна на больших расстояниях, повышая как точность измерения, так и дальность. Например, в автономном вождении расхождение луча систем LiDAR обычно поддерживается ниже 1° для точного обнаружения удаленных препятствий.
- Большое покрытие с более низкими требованиями к точности:
В сценариях, где требуется большая зона покрытия, но точность не так критична (например, локализация робота и сканирование окружающей среды), обычно выбирается большее расхождение луча. Это позволяет лазерному лучу охватывать более широкую область, улучшая возможности обнаружения устройства и делая его пригодным для быстрого сканирования или обнаружения на большой площади.
- Измерение на коротких расстояниях в помещении:
Для измерений в помещении или на близком расстоянии большее расхождение луча может помочь увеличить покрытие лазерного луча, уменьшая ошибки измерения из-за неправильных углов отражения. В таких случаях большее расхождение луча может обеспечить стабильные результаты измерения за счет увеличения размера пятна.
4. Заключение
Расходимость луча является одним из ключевых факторов, влияющих на производительность лазерных дальномерных модулей. Она напрямую влияет на точность измерения, диапазон измерения и выбор сценариев применения. Правильная конструкция расходимости луча может повысить общую производительность лазерного дальномерного модуля, гарантируя его стабильность и эффективность в различных приложениях. Поскольку технология лазерного дальномерного измерения продолжает развиваться, оптимизация расходимости луча станет важным фактором расширения диапазона применения и измерительных возможностей этих модулей.
Люмиспот
Адрес: Здание 4 #, № 99 Furong 3rd Road, район Сишань, Уси, 214000, Китай
Тел.: + 86-0510 87381808.
Мобильный: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Время публикации: 18 ноября 2024 г.