Lāzera attāluma mērīšanas moduļi ir augstas precizitātes instrumenti, ko plaši izmanto tādās jomās kā autonomā braukšana, droni, rūpnieciskā automatizācija un robotika. Šo moduļu darbības princips parasti ietver lāzera stara izstarošanu un attāluma mērīšanu starp objektu un sensoru, uztverot atstaroto gaismu. Starp dažādajiem lāzera attāluma mērīšanas moduļu veiktspējas parametriem stara novirze ir izšķirošs faktors, kas tieši ietekmē mērījumu precizitāti, mērījumu diapazonu un pielietojuma scenāriju izvēli.
1. Staru diverģences pamatkoncepcija
Stara diverģence attiecas uz leņķi, kādā lāzera stara šķērsgriezuma izmērs palielinās, tam attālinoties no lāzera starotāja. Vienkāršāk sakot, jo mazāka ir stara diverģence, jo koncentrētāks lāzera stars saglabājas izplatīšanās laikā; un otrādi, jo lielāka ir stara diverģence, jo plašāk stars izplatās. Praktiskos pielietojumos stara diverģenci parasti izsaka leņķos (grādos vai miliradiānos).
Lāzera stara diverģence nosaka, cik lielā mērā tas izplatās noteiktā attālumā, kas savukārt ietekmē punkta izmēru uz mērķa objekta. Ja diverģence ir pārāk liela, stars aptvers lielāku laukumu lielos attālumos, kas var samazināt mērījumu precizitāti. No otras puses, ja diverģence ir pārāk maza, stars var kļūt pārāk fokusēts lielos attālumos, apgrūtinot tā pareizu atstarošanu vai pat novēršot atstarotā signāla uztveršanu. Tāpēc atbilstošas stara diverģences izvēle ir ļoti svarīga lāzera attāluma mērīšanas moduļa precizitātei un pielietojuma diapazonam.
2. Stara diverģences ietekme uz lāzera attāluma mērīšanas moduļa veiktspēju
Stara novirze tieši ietekmē lāzera attāluma moduļa mērījumu precizitāti. Lielāka stara novirze rada lielāku punkta izmēru, kas var izraisīt izkliedētu atstarotu gaismu un neprecīzus mērījumus. Lielākos attālumos lielāks punkta izmērs var vājināt atstaroto gaismu, ietekmējot sensora uztvertā signāla kvalitāti un tādējādi palielinot mērījumu kļūdas. Turpretī mazāka stara novirze saglabā lāzera staru fokusētu lielākos attālumos, kā rezultātā ir mazāks punkta izmērs un līdz ar to lielāka mērījumu precizitāte. Lietojumiem, kuriem nepieciešama augsta precizitāte, piemēram, lāzera skenēšanai un precīzai lokalizācijai, parasti priekšroka tiek dota mazākai stara novirzei.
Stara novirze ir cieši saistīta arī ar mērījumu diapazonu. Lāzera attāluma moduļiem ar lielu stara novirzi lāzera stars ātri izplatīsies lielos attālumos, vājinot atstaroto signālu un galu galā ierobežojot efektīvo mērījumu diapazonu. Turklāt lielāks punkta izmērs var izraisīt atstarotās gaismas plūsmu no vairākiem virzieniem, apgrūtinot sensoram precīzu signāla uztveršanu no mērķa, kas savukārt ietekmē mērījumu rezultātus.
No otras puses, mazāka stara novirze palīdz lāzera staram saglabāt koncentrāciju, nodrošinot spēcīgu atstaroto gaismu un tādējādi paplašinot efektīvo mērījumu diapazonu. Tādēļ, jo mazāka ir lāzera attāluma mērīšanas moduļa stara novirze, jo tālāk parasti paplašinās efektīvais mērījumu diapazons.
Stara diverģences izvēle ir cieši saistīta arī ar lāzera attāluma mērīšanas moduļa lietošanas scenāriju. Scenārijos, kuros nepieciešami liela attāluma un augstas precizitātes mērījumi (piemēram, šķēršļu noteikšana autonomajā braukšanā, LiDAR), parasti tiek izvēlēts modulis ar nelielu stara diverģenci, lai nodrošinātu precīzus mērījumus lielos attālumos.
Īsa attāluma mērījumiem, skenēšanai vai dažām rūpnieciskās automatizācijas sistēmām var būt vēlams modulis ar lielāku staru kūļa novirzi, lai palielinātu pārklājuma zonu un uzlabotu mērījumu efektivitāti.
Stara novirzi ietekmē arī vides apstākļi. Sarežģītās vidēs ar spēcīgām atstarojošām īpašībām (piemēram, rūpnieciskās ražošanas līnijās vai ēku skenēšanā) lāzera stara izplatīšanās var ietekmēt gaismas atstarošanu un uztveršanu. Šādos gadījumos lielāka stara novirze var palīdzēt, aptverot lielāku laukumu, palielinot uztvertā signāla stiprumu un samazinot vides traucējumus. No otras puses, skaidrā, netraucētā vidē mazāka stara novirze var palīdzēt fokusēt mērījumu uz mērķi, tādējādi samazinot kļūdas.
3. Staru diverģences izvēle un projektēšana
Lāzera attāluma mērīšanas moduļa stara novirzi parasti nosaka lāzera stara stara izstarotāja konstrukcija. Dažādi pielietojuma scenāriji un prasības rada atšķirības stara novirzes konstrukcijā. Tālāk ir norādīti vairāki izplatīti pielietojuma scenāriji un ar tiem saistītās stara novirzes iespējas:
- Augstas precizitātes un liela attāluma mērījumi:
Lietojumiem, kuriem nepieciešama gan augsta precizitāte, gan lieli mērījumu attālumi (piemēram, precīzi mērījumi, LiDAR un autonomā braukšana), parasti tiek izvēlēta mazāka stara novirze. Tas nodrošina, ka lāzera stars saglabā mazu punkta izmēru lielākos attālumos, uzlabojot gan mērījumu precizitāti, gan diapazonu. Piemēram, autonomajā braukšanā LiDAR sistēmu stara novirze parasti tiek turēta zem 1°, lai precīzi noteiktu tālus šķēršļus.
- Plašs pārklājums ar zemākām precizitātes prasībām:
Situācijās, kad nepieciešama lielāka pārklājuma zona, bet precizitāte nav tik svarīga (piemēram, robotu lokalizācijā un vides skenēšanā), parasti tiek izvēlēta lielāka stara diverģence. Tas ļauj lāzera staram aptvert plašāku laukumu, uzlabojot ierīces uztveršanas iespējas un padarot to piemērotu ātrai skenēšanai vai lielas platības noteikšanai.
- Īsa attāluma mērīšana telpās:
Mērījumiem telpās vai nelielā attālumā lielāka stara novirze var palīdzēt palielināt lāzera stara pārklājumu, samazinot mērījumu kļūdas nepareizu atstarošanas leņķu dēļ. Šādos gadījumos lielāka stara novirze var nodrošināt stabilus mērījumu rezultātus, palielinot punkta izmēru.
4. Secinājums
Stara diverģence ir viens no galvenajiem faktoriem, kas ietekmē lāzera attāluma mērīšanas moduļu veiktspēju. Tā tieši ietekmē mērījumu precizitāti, mērījumu diapazonu un pielietojuma scenāriju izvēli. Pareiza stara diverģences konstrukcija var uzlabot lāzera attāluma mērīšanas moduļa kopējo veiktspēju, nodrošinot tā stabilitāti un efektivitāti dažādos pielietojumos. Tā kā lāzera attāluma mērīšanas tehnoloģija turpina attīstīties, stara diverģences optimizēšana kļūs par svarīgu faktoru šo moduļu pielietojuma diapazona un mērīšanas iespēju paplašināšanā.
Lumispot
Adrese: 4. ēka, Furongas 3. ceļš, Nr. 99, Sjišanas rajons, Vuksi, 214000, Ķīna
Tālrunis: + 86-0510 87381808.
Mobilais tālrunis: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Publicēšanas laiks: 2024. gada 18. novembris