01 Введение
В последние годы, с появлением беспилотных боевых платформ, дронов и портативного оборудования для отдельных солдат, миниатюрные портативные лазерные дальномеры дальнего действия продемонстрировали широкие перспективы применения. Технология лазерных дальномеров на основе эрбиевого стекла с длиной волны 1535 нм становится все более зрелой. Она обладает преимуществами безопасности для глаз, высокой способностью проникать сквозь дым и большой дальностью действия, и является ключевым направлением развития технологии лазерных дальномеров.
02 Введение в продукт
Лазерный дальномер LSP-LRS-0310 F-04 разработан на основе эрбиевого лазера с длиной волны 1535 нм, разработанного компанией Lumispot. В нем используется инновационный метод измерения расстояния с помощью одноимпульсного времяпролетного датчика (TOF), и его характеристики измерения расстояния превосходны для различных типов целей – дальность измерения зданий легко достигает 5 километров, а даже для быстро движущихся автомобилей обеспечивается стабильная дальность в 3,5 километра. В сценариях применения, таких как мониторинг персонала, дальность измерения людей превышает 2 километра, что обеспечивает точность и получение данных в режиме реального времени. Лазерный дальномер LSP-LRS-0310F-04 поддерживает связь с главным компьютером через последовательный порт RS422 (также предоставляется услуга настройки последовательного порта TTL), что делает передачу данных более удобной и эффективной.
Рисунок 1. Схема лазерного дальномера LSP-LRS-0310 F-04 и сравнение размеров с монетой в один юань.
03 Характеристики продукта
* Интегрированная конструкция расширения луча: эффективная интеграция, улучшенная адаптивность к окружающей среде.
Интегрированная конструкция расширения пучка обеспечивает точную координацию и эффективное взаимодействие компонентов. Источник накачки на основе лазерного диода обеспечивает стабильный и эффективный подвод энергии в лазерную среду, коллиматор с быстрой осью и фокусирующее зеркало точно контролируют форму пучка, модуль усиления дополнительно усиливает энергию лазера, а расширитель пучка эффективно расширяет диаметр пучка, уменьшает угол расходимости пучка и улучшает направленность и дальность передачи пучка. Модуль оптического сэмплирования контролирует характеристики лазера в режиме реального времени, обеспечивая стабильный и надежный выходной сигнал. В то же время герметичная конструкция является экологически чистой, продлевает срок службы лазера и снижает затраты на техническое обслуживание.
Рисунок 2. Фактическое изображение эрбиевого стеклянного лазера.
* Режим измерения расстояния с переключением сегментов: точное измерение для повышения точности измерения расстояния.
Метод сегментированного переключения дальности основан на точном измерении. Оптимизация конструкции оптического тракта и передовые алгоритмы обработки сигналов в сочетании с высокой выходной энергией и длительными импульсами лазера позволяют успешно преодолевать атмосферные помехи и обеспечивать стабильность и точность результатов измерений. Эта технология использует стратегию измерения дальности с высокой частотой повторения импульсов для непрерывного излучения множества лазерных импульсов, накопления и обработки эхо-сигналов, эффективно подавляя шум и помехи, значительно улучшая отношение сигнал/шум и обеспечивая точное измерение расстояния до цели. Даже в сложных условиях или при незначительных изменениях метод сегментированного переключения дальности обеспечивает точность и стабильность результатов измерений, становясь важным техническим средством повышения точности измерения дальности.
*Двойная пороговая схема компенсирует погрешность измерения расстояния: двойная калибровка, превышение предельной точности.
Суть двухпороговой схемы заключается в механизме двойной калибровки. Система сначала устанавливает два разных пороговых значения сигнала для захвата двух критических временных точек целевого эхо-сигнала. Эти две временные точки немного отличаются из-за разных пороговых значений, но именно эта разница становится ключом к компенсации ошибок. Благодаря высокоточному измерению и вычислению времени система может точно рассчитать разницу во времени между этими двумя точками и соответствующим образом точно откалибровать исходные результаты измерения расстояния, тем самым значительно повышая точность измерения расстояния.
Рисунок 3. Схема алгоритма компенсации точности определения расстояния с помощью двухпорогового метода.
* Конструкция с низким энергопотреблением: высокая эффективность, энергосбережение, оптимизированная производительность
Благодаря глубокой оптимизации схемных модулей, таких как основная плата управления и плата драйвера, мы внедрили передовые маломощные микросхемы и эффективные стратегии управления питанием, чтобы обеспечить строгий контроль энергопотребления системы в режиме ожидания на уровне ниже 0,24 Вт, что является значительным снижением по сравнению с традиционными конструкциями. При частоте 1 Гц общее энергопотребление также поддерживается в пределах 0,76 Вт, демонстрируя превосходную энергоэффективность. В пиковом рабочем режиме, хотя энергопотребление и увеличивается, оно по-прежнему эффективно контролируется в пределах 3 Вт, обеспечивая стабильную работу оборудования при высоких требованиях к производительности с учетом целей энергосбережения.
* Экстремальные рабочие характеристики: превосходное рассеивание тепла, обеспечивающее стабильную и эффективную работу.
Для решения проблемы высоких температур лазерный дальномер LSP-LRS-0310F-04 оснащен усовершенствованной системой отвода тепла. Оптимизация внутренних путей теплопроводности, увеличение площади теплоотвода и использование высокоэффективных теплоотводящих материалов позволяют изделию быстро рассеивать выделяемое внутреннее тепло, обеспечивая поддержание оптимальной рабочей температуры основных компонентов при длительной работе с высокими нагрузками. Эта превосходная теплоотдача не только продлевает срок службы изделия, но и обеспечивает стабильность и постоянство точности измерения расстояния.
* Портативность и долговечность: миниатюрный дизайн, гарантированно превосходные характеристики
Лазерный дальномер LSP-LRS-0310F-04 отличается удивительно компактными размерами (всего 33 грамма) и малым весом, при этом обеспечивая превосходную стабильность работы, высокую ударопрочность и безопасность для глаз на высшем уровне, демонстрируя идеальный баланс между портативностью и долговечностью. Дизайн этого изделия в полной мере отражает глубокое понимание потребностей пользователей и высокую степень интеграции технологических инноваций, что делает его объектом пристального внимания на рынке.
04 Сценарий применения
Она используется во многих специализированных областях, таких как прицеливание и определение дальности, фотоэлектрическое позиционирование, дроны, беспилотные транспортные средства, робототехника, интеллектуальные транспортные системы, интеллектуальное производство, интеллектуальная логистика, безопасное производство и интеллектуальная безопасность.
05 Основные технические показатели
Основные параметры следующие:
| Элемент | Ценить |
| Длина волны | 1535±5 нм |
| угол расходимости лазера | ≤0,6 мрад |
| Приёмная апертура | Φ16 мм |
| Максимальная дальность | ≥3,5 км (целевое расстояние для транспортного средства) |
| ≥ 2,0 км (цель, представляющая угрозу для человека) | |
| ≥5 км (целевой показатель застройки) | |
| Минимальный диапазон измерения | ≤15 м |
| точность измерения расстояния | ≤ ±1 м |
| Частота измерений | 1~10 Гц |
| Разрешение по расстоянию | ≤ 30 м |
| Угловое разрешение | 1,3 мрад |
| Точность | ≥98% |
| Частота ложных срабатываний | ≤ 1% |
| Обнаружение нескольких целей | По умолчанию используется первый целевой объект, а максимальное количество поддерживаемых целевых объектов — 3. |
| Интерфейс данных | Последовательный порт RS422 (настраиваемый TTL) |
| Напряжение питания | DC 5 ~ 28 В |
| Среднее энергопотребление | ≤ 0,76 Вт (при работе на частоте 1 Гц) |
| Пиковое энергопотребление | ≤3 Вт |
| Потребление энергии в режиме ожидания | ≤0,24 Вт (потребление энергии, когда измерение расстояния не производится) |
| энергопотребление в режиме сна | ≤ 2 мВт (при низком уровне сигнала на выводе POWER_EN) |
| Логика определения дальности | С функцией измерения первого и последнего расстояния. |
| Размеры | ≤48 мм × 21 мм × 31 мм |
| масса | 33 г ± 1 г |
| Рабочая температура | -40℃～+70℃ |
| Температура хранения | -55 ℃～ + 75 ℃ |
| Шок | >75 г@6мс |
| вибрация | Общий вибрационный тест нижней целостности (GJB150.16A-2009, рисунок C.17) |
Габариты внешнего вида изделия:
Рисунок 4. Габариты лазерного дальномера LSP-LRS-0310 F-04.
06 Руководящие принципы
* Лазерное излучение данного дальномерного модуля имеет длину волны 1535 нм, что безопасно для человеческого глаза. Хотя это безопасная длина волны для человеческого глаза, рекомендуется не смотреть прямо на лазер;
* При регулировке параллельности трех оптических осей обязательно закройте приемную линзу, иначе детектор будет необратимо поврежден из-за чрезмерного эха;
* Данный дальномерный модуль не герметичен. Убедитесь, что относительная влажность окружающей среды составляет менее 80%, и поддерживайте чистоту в помещении, чтобы избежать повреждения лазера.
* Дальность действия дальномерного модуля зависит от атмосферной видимости и характера цели. Дальность уменьшается в условиях тумана, дождя и песчаной бури. Такие цели, как зелёная листва, белые стены и обнажённый известняк, обладают хорошей отражательной способностью и могут увеличить дальность. Кроме того, при увеличении угла наклона цели к лазерному лучу дальность уменьшается;
* Категорически запрещается направлять лазерный луч на объекты с сильным отражением, такие как стекло и белые стены, в пределах 5 метров, чтобы избежать слишком сильного эха и повреждения APD-детектора;
* Категорически запрещается подключать или отключать кабель, когда питание включено;
* Убедитесь в правильной полярности подключения питания, иначе это может привести к необратимому повреждению устройства..
Дата публикации: 09.09.2024