Модули измерения лазерного расстояния представляют собой высокоостренные инструменты, широко используемые в таких областях, как автономное вождение, беспилотники, промышленная автоматизация и робототехника. Принцип работы этих модулей обычно включает излучение лазерного луча и измерение расстояния между объектом и датчиком путем получения отраженного света. Среди различных параметров производительности модулей измерения лазерного расстояния дивергенция луча является важным фактором, который непосредственно влияет на точность измерения, диапазон измерений и выбор сценариев применения.
1. Основная концепция дивергенции луча
Дивергенция луча относится к углу, при котором лазерный луч увеличивается в размере поперечного сечения, когда он проходит дальше от лазерного излучателя. В более простых терминах, чем меньше дивергенция луча, тем более концентрированным остается лазерный луч во время распространения; И наоборот, чем больше дивергенция луча, тем шире растет луч. В практических применениях дивергенция луча обычно выражается в углах (градусы или миллирадах).
Дивергенция лазерного луча определяет, насколько он распространяется на данном расстоянии, что, в свою очередь, влияет на размер пятна на целевом объекте. Если дивергенция слишком велика, луч будет покрывать большую площадь на больших расстояниях, что может снизить точность измерения. С другой стороны, если дивергенция слишком мала, луч может стать слишком сфокусированным на длинных расстояниях, что затрудняет правильное отражение или даже предотвращение получения отраженного сигнала. Следовательно, выбор соответствующей дивергенции луча имеет решающее значение для точного и диапазона применения модуля измерения лазерного расстояния.
2. Влияние дивергенции луча на производительность модуля измерения лазерного расстояния
Дивергенция луча напрямую влияет на точность измерения модуля лазерного расстояния. Большая дивергенция луча приводит к большему размеру пятна, что может привести к рассеянным отраженному свету и неточным измерениям. На более высоких расстояниях больший размер пятна может ослабить отраженный свет, влияя на качество сигнала, полученное датчиком, тем самым увеличивая ошибки измерения. Напротив, меньшая дивергенция луча сохраняет лазерный луч сфокусирована на более длинных расстояниях, что приводит к меньшему размеру пятна и, следовательно, более высокой точке измерения. Для приложений, требующих высокой точности, таких как лазерное сканирование и точная локализация, меньшая дивергенция луча, как правило, является предпочтительным выбором.
Дивергенция луча также тесно связана с диапазоном измерений. Для лазерных дистанционных модулей с большой дивергенцией луча лазерный луч будет быстро распространяться на большие расстояния, ослабляя отраженный сигнал и в конечном итоге ограничивая эффективный диапазон измерений. Кроме того, больший размер пятна может привести к тому, что отраженный свет будет поступать из нескольких направлений, что затрудняет датчик точным получением сигнала от цели, что, в свою очередь, влияет на результаты измерения.
С другой стороны, меньшая дивергенция луча помогает лазерному лучу оставаться концентрированным, гарантируя, что отраженный свет остается прочным и, таким образом, расширяет эффективный диапазон измерений. Следовательно, чем меньше дивергенция луча модуля измерения лазерного расстояния, тем больше эффективный диапазон измерений обычно распространяется.
Выбор дивергенции луча также тесно связан с сценарием применения модуля измерения лазерного расстояния. Для сценариев, требующих измерений на большем и высокой режиме (таких как обнаружение препятствий при автономном вождении, LIDAR), модуль с небольшой дивергенцией луча обычно выбирается для обеспечения точных измерений на длинных расстояниях.
Для измерений короткого расстояния, сканирования или некоторых систем промышленной автоматизации модуль с большей дивергенцией луча может быть предпочтительным для повышения площади покрытия и повышения эффективности измерений.
Дивергенция луча также зависит от условий окружающей среды. В сложных средах с сильными отражающими характеристиками (такими как промышленные производственные линии или сканирование зданий) распространение лазерного луча может влиять на отражение и прием света. В таких случаях большая дивергенция луча может помочь, покрывая большую площадь, увеличивая прочность полученного сигнала и уменьшая помехи окружающей среды. С другой стороны, в ясных беспрепятственных средах меньшая дивергенция луча может помочь сосредоточить измерение на цели, таким образом минимизируя ошибки.
3. Выбор и конструкция дивергенции луча
Дивергенция луча модуля измерения лазерного расстояния обычно определяется конструкцией лазерного излучателя. Различные сценарии применения и требования приводят к изменениям в конструкции дивергенции луча. Ниже приведены несколько общих сценариев применения и связанных с ними вариантов дивергенции луча:
- Высокая точность и измерение на большие расстояния:
Для применений, требующих как высокой точной, так и длительной расстояния измерения (таких как точные измерения, лидар и автономное вождение), обычно выбирается меньшая дивергенция луча. Это гарантирует, что лазерный луч сохраняет небольшой размер пятна на больших расстояниях, повышая точность измерения и диапазон. Например, при автономном вождении дивергенция луча лидарных систем обычно сохраняется ниже 1 °, чтобы точно обнаружить отдаленные препятствия.
- Большое покрытие с более низкими требованиями точности:
В сценариях, где требуется более крупная область покрытия, но точность не так критична (такая как локализация роботов и сканирование окружающей среды), обычно выбирается более крупное расхождение луча. Это позволяет лазерному лучу покрывать более широкую область, расширяя возможности чувствительности устройства и делает его подходящим для быстрого сканирования или обнаружения большой области.
- Измерение короткого расстояния в помещении:
Для измерений в помещении или на коротких расстояниях более крупная дивергенция луча может помочь увеличить покрытие лазерного луча, уменьшая ошибки измерения из-за ненадлежащих углов отражения. В таких случаях большая дивергенция луча может обеспечить стабильные результаты измерения путем увеличения размера пятна.
4. Заключение
Дивергенция луча является одним из ключевых факторов, влияющих на производительность модулей измерения лазерного расстояния. Он напрямую влияет на точность измерения, диапазон измерений и выбор сценариев применения. Правильная конструкция дивергенции луча может повысить общую производительность модуля измерения лазерного расстояния, обеспечивая его стабильность и эффективность в различных применениях. По мере того, как технология измерения лазерного расстояния продолжает развиваться, оптимизация дивергенции луча станет важным фактором в расширении диапазона применения и возможности измерения этих модулей.
Lumispot
Адрес: здание 4 #, № 99 Фуронг 3 -я дорога, Xishan Dist. Вуси, 214000, Китай
Тел: + 86-0510 87381808.
Мобильный: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Время поста: 18 ноября 2014 года