Lazeriniai atstumo matavimo moduliai yra didelio tikslumo įrankiai, plačiai naudojami tokiose srityse kaip autonominis vairavimas, dronai, pramoninė automatizacija ir robotika. Šių modulių veikimo principas paprastai apima lazerio spindulio skleidimą ir atstumo tarp objekto ir jutiklio matavimą, priimant atspindėtą šviesą. Tarp įvairių lazerinio atstumo matavimo modulių veikimo parametrų, spindulio sklaida yra labai svarbus veiksnys, tiesiogiai veikiantis matavimo tikslumą, matavimo diapazoną ir taikymo scenarijų pasirinkimą.
1. Pagrindinė spindulio divergencijos koncepcija
Spindulio sklaida reiškia kampą, kuriuo lazerio spindulio skerspjūvio dydis didėja jam tolstant nuo lazerio spinduliuotės šaltinio. Paprasčiau tariant, kuo mažesnė spindulio sklaida, tuo labiau koncentruotas lazerio spindulys išlieka sklidimo metu; atvirkščiai, kuo didesnė spindulio sklaida, tuo plačiau spindulys pasklinda. Praktiškai spindulio sklaida paprastai išreiškiama kampais (laipsniais arba miliradianais).
Lazerio spindulio sklaida lemia, kiek jis pasklinda tam tikru atstumu, o tai savo ruožtu turi įtakos taško dydžiui ant taikinio objekto. Jei sklaida per didelė, spindulys dideliais atstumais apims didesnį plotą, o tai gali sumažinti matavimo tikslumą. Kita vertus, jei sklaida per maža, spindulys dideliais atstumais gali tapti pernelyg sufokusuotas, todėl jį bus sunku tinkamai atspindėti arba netgi neįmanoma gauti atspindėto signalo. Todėl tinkamo spindulio sklaidos parinkimas yra labai svarbus lazerinio atstumo matavimo modulio tikslumui ir taikymo diapazonui.
2. Spindulio divergencijos įtaka lazerinio atstumo matavimo modulio veikimui
Spindulio sklaida tiesiogiai veikia lazerinio atstumo modulio matavimo tikslumą. Didesnė spindulio sklaida lemia didesnį taško dydį, dėl kurio gali būti išsklaidyta atspindėta šviesa ir netikslūs matavimai. Didesniais atstumais didesnis taško dydis gali susilpninti atspindėtą šviesą, paveikti jutiklio gaunamo signalo kokybę ir padidinti matavimo paklaidas. Priešingai, mažesnė spindulio sklaida išlaiko lazerio spindulį sufokusuotą ilgesniais atstumais, todėl taško dydis yra mažesnis ir matavimo tikslumas didesnis. Taikomoms reikmėms, kurioms reikalingas didelis tikslumas, pavyzdžiui, lazeriniam skenavimui ir tiksliam lokalizavimui, paprastai pageidaujamas mažesnis spindulio sklaidos dydis.
Spindulio sklaida taip pat glaudžiai susijusi su matavimo diapazonu. Lazeriniuose atstumo moduliuose su didele spindulio sklaida lazerio spindulys greitai sklis dideliais atstumais, susilpnindamas atspindėtą signalą ir galiausiai apribodamas efektyvų matavimo diapazoną. Be to, didesnis taško dydis gali lemti atspindėtą šviesą iš kelių krypčių, todėl jutikliui sunku tiksliai priimti signalą iš taikinio, o tai savo ruožtu turi įtakos matavimo rezultatams.
Kita vertus, mažesnė spindulio sklaida padeda lazerio spinduliui išlikti koncentruotam, užtikrinant, kad atspindėta šviesa išliktų stipri ir taip išplečiamas efektyvus matavimo diapazonas. Todėl kuo mažesnė lazerinio atstumo matavimo modulio spindulio sklaida, tuo toliau paprastai išplečiamas efektyvus matavimo diapazonas.
Spindulio sklaidos pasirinkimas taip pat yra glaudžiai susijęs su lazerinio atstumo matavimo modulio taikymo scenarijumi. Situacijoms, kai reikalingi didelio nuotolio ir didelio tikslumo matavimai (pvz., kliūčių aptikimas autonominiame vairavime, LiDAR), paprastai pasirenkamas modulis su maža spindulio sklaida, siekiant užtikrinti tikslius matavimus dideliais atstumais.
Matavimams trumpais atstumais, skenavimui ar kai kurioms pramoninės automatizavimo sistemoms gali būti pageidaujamas modulis su didesne spindulio sklaida, siekiant padidinti aprėpties plotą ir pagerinti matavimo efektyvumą.
Spindulio sklaidai taip pat įtakos turi aplinkos sąlygos. Sudėtingose aplinkose, pasižyminčiose stipriomis atspindžio savybėmis (pvz., pramoninėse gamybos linijose ar pastatų skenavime), lazerio spindulio sklidimas gali turėti įtakos šviesos atspindžiui ir priėmimui. Tokiais atvejais didesnis spindulio sklaidos dydis gali padėti aprėpti didesnį plotą, padidinti priimamo signalo stiprumą ir sumažinti aplinkos trukdžius. Kita vertus, aiškioje, be kliūčių aplinkoje mažesnis spindulio sklaidos dydis gali padėti sufokusuoti matavimą į taikinį, taip sumažinant paklaidas.
3. Spindulio divergencijos parinkimas ir projektavimas
Lazerinio atstumo matavimo modulio spindulio sklaida paprastai priklauso nuo lazerio spinduliuotės įrenginio konstrukcijos. Skirtingi taikymo scenarijai ir reikalavimai lemia spindulio sklaidos konstrukcijos skirtumus. Žemiau pateikiami keli įprasti taikymo scenarijai ir su jais susiję spindulio sklaidos pasirinkimai:
- Didelio tikslumo ir tolimojo nuotolio matavimas:
Taikomoms reikmėms, kurioms reikalingas didelis tikslumas ir dideli matavimo atstumai (pvz., tikslūs matavimai, LiDAR ir autonominis vairavimas), paprastai pasirenkamas mažesnis spindulio sklaidos kampas. Tai užtikrina, kad lazerio spindulys išlaikytų mažą taško dydį ilgesniais atstumais, taip padidinant matavimo tikslumą ir atstumą. Pavyzdžiui, autonominio vairavimo metu LiDAR sistemų spindulio sklaidos kampas paprastai yra mažesnis nei 1°, kad būtų galima tiksliai aptikti tolimas kliūtis.
- Didelė aprėptis su mažesniais tikslumo reikalavimais:
Tais atvejais, kai reikalingas didesnis aprėpties plotas, bet tikslumas nėra toks svarbus (pvz., roboto lokalizavimas ir aplinkos skenavimas), paprastai pasirenkamas didesnis spindulio sklaidos kampas. Tai leidžia lazerio spinduliui aprėpti platesnį plotą, pagerina įrenginio jutimo galimybes ir tinka greitam skenavimui arba didelio ploto aptikimui.
- Matavimas trumpais atstumais patalpose:
Atliekant matavimus patalpose arba trumpo nuotolio matavimuose, didesnė spindulio sklaida gali padėti padidinti lazerio spindulio aprėpties zoną, sumažinant matavimo paklaidas dėl netinkamų atspindžio kampų. Tokiais atvejais didesnė spindulio sklaida gali užtikrinti stabilius matavimo rezultatus, padidindama taško dydį.
4. Išvada
Spindulio sklaida yra vienas iš pagrindinių veiksnių, turinčių įtakos lazerinių atstumo matavimo modulių veikimui. Jis tiesiogiai veikia matavimo tikslumą, matavimo diapazoną ir taikymo scenarijų pasirinkimą. Tinkamas spindulio sklaidos projektavimas gali pagerinti bendrą lazerinio atstumo matavimo modulio našumą, užtikrinant jo stabilumą ir efektyvumą įvairiose srityse. Lazerinio atstumo matavimo technologijai toliau tobulėjant, spindulio sklaidos optimizavimas taps svarbiu veiksniu, plečiant šių modulių taikymo sritį ir matavimo galimybes.
Lumispot
Adresas: 4 pastatas, Nr. 99 Furong 3-iasis kelias, Xishan rajonas, Wuxi, 214000, Kinija
Tel.: + 86-0510 87381808.
Mobilusis: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Įrašo laikas: 2024 m. lapkričio 18 d.