Лазерните модули за измерване на разстояние са високопрецизни инструменти, широко използвани в области като автономно шофиране, дронове, индустриална автоматизация и роботика. Принципът на работа на тези модули обикновено включва излъчване на лазерен лъч и измерване на разстоянието между обекта и сензора чрез приемане на отразената светлина. Сред различните параметри на производителността на лазерните модули за измерване на разстояние, разминаването на лъча е ключов фактор, който пряко влияе върху точността на измерване, обхвата на измерване и избора на сценарии на приложение.
1. Основна концепция за отклонение на лъча
Дивергенцията на лъча се отнася до ъгъла, под който лазерният лъч увеличава напречното си сечение, докато се отдалечава от лазерния емитер. По-просто казано, колкото по-малка е дивергенцията на лъча, толкова по-концентриран остава лазерният лъч по време на разпространението му; обратно, колкото по-голяма е дивергенцията на лъча, толкова по-широко се разпространява лъчът. В практически приложения дивергенцията на лъча обикновено се изразява в ъгли (градуси или милирадиани).
Дивергенцията на лазерния лъч определя колко той се разпространява на дадено разстояние, което от своя страна влияе върху размера на петното върху целевия обект. Ако дивергенцията е твърде голяма, лъчът ще покрие по-голяма площ на дълги разстояния, което може да намали точността на измерване. От друга страна, ако дивергенцията е твърде малка, лъчът може да стане твърде фокусиран на дълги разстояния, което затруднява правилното му отразяване или дори предотвратява приемането на отразения сигнал. Следователно, изборът на подходяща дивергенция на лъча е от решаващо значение за точността и обхвата на приложение на лазерния модул за измерване на разстояние.
2. Влияние на отклонението на лъча върху производителността на модула за лазерно измерване на разстояние
Разминаването на лъча влияе пряко върху точността на измерване на лазерния модул за разстояние. По-голямото разминаване на лъча води до по-голям размер на петното, което може да доведе до разсеяна отразена светлина и неточни измервания. При по-големи разстояния, по-големият размер на петното може да отслаби отразената светлина, което влияе върху качеството на сигнала, приеман от сензора, и по този начин увеличава грешките при измерване. За разлика от това, по-малката дивергенция на лъча държи лазерния лъч фокусиран на по-дълги разстояния, което води до по-малък размер на петното и по този начин до по-висока точност на измерване. За приложения, изискващи висока прецизност, като лазерно сканиране и прецизна локализация, по-малката дивергенция на лъча обикновено е предпочитаният избор.
Разминаването на лъча е тясно свързано и с обхвата на измерване. При лазерни модули за разстояние с голямо разминаване на лъча, лазерният лъч ще се разпространи бързо на големи разстояния, отслабвайки отразения сигнал и в крайна сметка ограничавайки ефективния обхват на измерване. Освен това, по-големият размер на петното може да доведе до отразена светлина, идваща от множество посоки, което затруднява сензора да приема точно сигнала от целта, което от своя страна влияе върху резултатите от измерването.
От друга страна, по-малката дивергенция на лъча помага на лазерния лъч да остане концентриран, като по този начин се гарантира, че отразената светлина остава силна и по този начин се разширява ефективният обхват на измерване. Следователно, колкото по-малка е дивергенцията на лъча на лазерен модул за измерване на разстояние, толкова по-далеч обикновено се разширява ефективният обхват на измерване.
Изборът на дивергенция на лъча също е тясно свързан със сценария на приложение на модула за лазерно измерване на разстояние. За сценарии, изискващи измервания на дълги разстояния и висока прецизност (като например откриване на препятствия при автономно шофиране, LiDAR), обикновено се избира модул с малка дивергенция на лъча, за да се осигурят точни измервания на дълги разстояния.
За измервания на къси разстояния, сканиране или някои системи за индустриална автоматизация, модул с по-голяма дивергенция на лъча може да е предпочитан, за да се увеличи площта на покритие и да се подобри ефективността на измерването.
Дивергенцията на лъча се влияе и от условията на околната среда. В сложни среди със силни отражателни характеристики (като например промишлени производствени линии или сканиране на сгради), разпространението на лазерния лъч може да повлияе на отражението и приемането на светлината. В такива случаи по-голямата дивергенция на лъча може да помогне, като покрие по-голяма площ, увеличи силата на приемания сигнал и намали смущенията от околната среда. От друга страна, в чисти, безпрепятствени среди, по-малката дивергенция на лъча може да помогне за фокусиране на измерването върху целта, като по този начин се минимизират грешките.
3. Избор и проектиране на отклонение на лъча
Дивергенцията на лъча на лазерен модул за измерване на разстояние обикновено се определя от дизайна на лазерния емитер. Различните сценарии на приложение и изисквания водят до вариации в дизайна на дивергенцията на лъча. По-долу са дадени няколко често срещани сценария на приложение и свързаните с тях възможности за избор на дивергенция на лъча:
- Високопрецизно и дългосрочно измерване:
За приложения, изискващи както висока прецизност, така и дълги разстояния на измерване (като прецизни измервания, LiDAR и автономно шофиране), обикновено се избира по-малка дивергенция на лъча. Това гарантира, че лазерният лъч поддържа малък размер на петното на по-дълги разстояния, подобрявайки както точността на измерване, така и обхвата. Например, при автономно шофиране дивергенцията на лъча на LiDAR системите обикновено се поддържа под 1°, за да се откриват точно отдалечени препятствия.
- Голямо покритие с по-ниски изисквания за точност:
В сценарии, където е необходима по-голяма зона на покритие, но прецизността не е толкова критична (като локализация на роботи и сканиране на околната среда), обикновено се избира по-голяма дивергенция на лъча. Това позволява на лазерния лъч да покрие по-широка област, подобрявайки сензорните възможности на устройството и го прави подходящо за бързо сканиране или откриване на големи площи.
- Измерване на къси разстояния на закрито:
За измервания на закрито или на къси разстояния, по-голямата дивергенция на лъча може да помогне за увеличаване на покритието на лазерния лъч, намалявайки грешките в измерването, дължащи се на неправилни ъгли на отражение. В такива случаи, по-голямата дивергенция на лъча може да осигури стабилни резултати от измерването чрез увеличаване на размера на точката.
4. Заключение
Разклонението на лъча е един от ключовите фактори, влияещи върху производителността на лазерните модули за измерване на разстояние. То пряко влияе върху точността на измерване, обхвата на измерване и избора на сценарии на приложение. Правилното проектиране на разклонението на лъча може да подобри цялостната производителност на лазерния модул за измерване на разстояние, осигурявайки неговата стабилност и ефективност в различни приложения. С развитието на технологията за лазерно измерване на разстояние, оптимизирането на разклонението на лъча ще се превърне във важен фактор за разширяване на обхвата на приложение и възможностите за измерване на тези модули.
Лумиспот
Адрес: Сграда 4 #, No.99 Furong 3rd Road, район Xishan, Wuxi, 214000, Китай
Тел.: + 86-0510 87381808.
Мобилен: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Време на публикуване: 18 ноември 2024 г.