Moduly merania laserovej vzdialenosti sú vysoko presné nástroje široko používané v oblastiach, ako je autonómna jazda, roboty, priemyselná automatizácia a robotika. Pracovný princíp týchto modulov zvyčajne zahŕňa emitovanie laserového lúča a meranie vzdialenosti medzi objektom a senzorom prijímaním odrazeného svetla. Medzi rôzne výkonnostné parametre modulov merania laserovej vzdialenosti je divergencia lúča rozhodujúcim faktorom, ktorý priamo ovplyvňuje presnosť merania, rozsah merania a výber scenárov aplikačiek.
1. Základný koncept divergencie lúča
Divergencia lúča sa vzťahuje na uhol, v ktorom sa laserový lúč zvyšuje vo veľkosti prierezu, keď prechádza ďalej od laserového žiariča. Zjednodušene povedané, čím menšia je divergencia lúča, tým koncentrovanejší laserový lúč zostáva počas šírenia; Naopak, čím väčšia je divergencia lúča, tým sa lúč šíri širší. V praktických aplikáciách je divergencia lúča zvyčajne vyjadrená v uhloch (stupne alebo Milliradians).
Divergencia laserového lúča určuje, koľko sa šíri v danej vzdialenosti, čo zase ovplyvňuje veľkosť bodu na cieľovom objekte. Ak je divergencia príliš veľká, lúč pokryje väčšiu plochu na veľké vzdialenosti, čo môže znížiť presnosť merania. Na druhej strane, ak je divergencia príliš malá, lúč sa môže príliš sústrediť na veľké vzdialenosti, čo sťažuje správne odrážanie alebo dokonca zabránenie prijatiu odrazeného signálu. Výber vhodnej divergencie lúča je preto rozhodujúci pre presnosť a rozsah aplikácie modulu merania laserovej vzdialenosti.
2. Vplyv divergencie lúča na výkon merania laserovej vzdialenosti
Divergencia lúča priamo ovplyvňuje presnosť merania modulu laserovej vzdialenosti. Väčšia divergencia lúča vedie k väčšej veľkosti bodu, ktorá môže viesť k rozptýleným odrazeným svetlom a nepresnými meraniami. Na dlhších vzdialenosti môže väčšia veľkosť bodu oslabiť odrazené svetlo, čo ovplyvňuje kvalitu signálu získaného senzorom, čím sa zvyšuje chyby merania. Naopak, menšia divergencia lúča udržuje laserový lúč zameraný na väčšie vzdialenosti, čo vedie k menšej veľkosti bodu, a teda k vyššej presnosti merania. Pre aplikácie vyžadujúce vysokú presnosť, ako je laserové skenovanie a presná lokalizácia, je preferovanou voľbou vo všeobecnosti preferovanou voľbou.
Divergencia lúča tiež úzko súvisí s rozsahom merania. Pre moduly laserovej vzdialenosti s veľkým divergenciou lúča sa laserový lúč rýchlo rozšíri na veľké vzdialenosti, oslabí odrazený signál a nakoniec obmedzí efektívny rozsah merania. Okrem toho môže väčšia veľkosť bodu spôsobiť, že odrazené svetlo pochádza z viacerých smerov, čo sťažuje senzoru presný prijímanie signálu z cieľa, čo zase ovplyvňuje výsledky merania.
Na druhej strane menšia divergencia lúča pomáha laserovému lúči zostať koncentrovaný, čím zabezpečuje, aby odrazené svetlo zostalo silné, a tak rozširuje efektívny rozsah merania. Preto čím menšia je divergencia lúča modulu merania laserovej vzdialenosti, tým ďalej sa rozsah účinného rozsahu merania zvyčajne rozširuje.
Výber divergencie lúča je tiež úzko zviazaný so scenárom aplikácie modulu merania laserovej vzdialenosti. V prípade scenárov vyžadujúcich merania s dlhým dosahom a vysokej presnosti (ako je detekcia prekážok pri autonómnej jazde, LIDAR) sa zvyčajne vyberie modul s malým divergenciou lúča, aby sa zabezpečilo presné merania na veľké vzdialenosti.
Pre merania krátkeho vzdialenosti, skenovanie alebo niektoré systémy priemyselnej automatizácie môže byť uprednostňovaný modul s väčšou divergenciou lúča, aby sa zvýšila plocha pokrytia a zlepšila účinnosť merania.
Divergencia lúča je ovplyvňovaná aj podmienkami prostredia. V zložitých prostrediach so silnými reflexnými charakteristikami (ako sú priemyselné výrobné linky alebo skenovanie budov) môže šírenie laserového lúča ovplyvniť odraz a príjem svetla. V takýchto prípadoch môže väčšia divergencia lúča pomôcť pokrytím väčšej oblasti, zvýšením pevnosti prijatého signálu a znížením interferencie na životné prostredie. Na druhej strane, v jasnom, neobmedzenom prostredí, môže menšia divergencia lúča pomôcť zamerať meranie na cieľ, čím sa minimalizuje chyby.
3. Výber a návrh divergencie lúča
Divergencia lúča modulu merania laserovej vzdialenosti je typicky určená konštrukciou laserového emiča. Rôzne scenáre aplikácií a požiadavky vedú k zmenám návrhu divergencie lúča. Nižšie je uvedených niekoľko bežných scenárov aplikácií a ich súvisiace výbery divergencie lúča:
- Vysoká presnosť a meranie na dlhé vzdialenosti:
V prípade aplikácií vyžadujúcich vysoké presné aj dlhé vzdialenosti merania (ako sú presné merania, lidar a autonómna jazda) sa všeobecne vyberie menšia divergencia lúča. To zaisťuje, že laserový lúč udržuje malú veľkosť bodu na dlhšie vzdialenosti, čím sa zvyšuje presnosť merania a rozsah. Napríklad pri autonómnej jazde je divergencia lúča Lidarových systémov zvyčajne udržiavaná pod 1 °, aby sa presná detegovala vzdialené prekážky.
- Veľké pokrytie s nižšími požiadavkami na presnosť:
V scenároch, v ktorých sa vyžaduje väčšia oblasť pokrytia, ale presnosť nie je taká kritická (napríklad lokalizácia robotov a skenovanie životného prostredia), sa zvyčajne vyberie väčšia divergencia lúča. To umožňuje laserovému lúči pokryť širšiu oblasť, vylepšiť schopnosti snímania zariadenia a vďaka čomu je vhodné na rýchle skenovanie alebo detekciu veľkej oblasti.
- Meranie v interiéri:
V prípade meraní v interiéri alebo krátkom rozsahu môže väčšia divergencia lúča pomôcť zvýšiť pokrytie laserového lúča, čím sa zníži chyby merania v dôsledku nesprávnych uhlov odrazu. V takýchto prípadoch môže väčšia divergencia lúča zabezpečiť stabilné výsledky merania zvýšením veľkosti bodu.
4. Záver
Divergencia lúča je jedným z kľúčových faktorov ovplyvňujúcich výkonnosť modulov merania laserovej vzdialenosti. Priamo ovplyvňuje presnosť merania, rozsah merania a výber aplikačných scenárov. Správny návrh divergencie lúča môže zvýšiť celkový výkon modulu merania laserovej vzdialenosti, čím sa zabezpečí jeho stabilita a účinnosť v rôznych aplikáciách. Keď sa technológia merania laserovej vzdialenosti neustále vyvíja, optimalizácia divergencie lúča sa stane dôležitým faktorom pri rozširovaní rozsahu aplikácií a možností merania týchto modulov.
Lumispot
Adresa: Budova 4 #, č. 99 Furong 3. cesta, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Čína
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobil: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Čas príspevku: 18. novembra-2024