Moduli za lasersko merjenje razdalje so visoko natančna orodja, ki se pogosto uporabljajo na področjih, kot so avtonomna vožnja, droni, industrijska avtomatizacija in robotika. Načelo delovanja teh modulov običajno vključuje oddajanje laserskega žarka in merjenje razdalje med objektom in senzorjem s sprejemanjem odbite svetlobe. Med različnimi parametri delovanja modulov za lasersko merjenje razdalje je divergenca žarka ključni dejavnik, ki neposredno vpliva na natančnost meritev, merilno območje in izbiro scenarijev uporabe.
1. Osnovni koncept divergence žarka
Divergenca žarka se nanaša na kot, pod katerim se laserski žarek povečuje v prečnem prerezu, ko potuje dlje od laserskega oddajnika. Preprosto povedano, manjša kot je divergenca žarka, bolj koncentriran ostane laserski žarek med širjenjem; obratno, večja kot je divergenca žarka, širše se žarek širi. V praktični uporabi se divergenca žarka običajno izraža v kotih (stopinjah ali miliradianih).
Divergenca laserskega žarka določa, koliko se ta razširi na določeno razdaljo, kar posledično vpliva na velikost pike na ciljnem objektu. Če je divergenca prevelika, bo žarek na dolgih razdaljah pokril večje območje, kar lahko zmanjša natančnost meritev. Po drugi strani pa lahko, če je divergenca premajhna, žarek na dolgih razdaljah postane preveč fokusiran, zaradi česar se težko pravilno odbije ali celo prepreči sprejem odbitega signala. Zato je izbira ustrezne divergence žarka ključnega pomena za natančnost in območje uporabe laserskega modula za merjenje razdalje.
2. Vpliv divergence žarka na delovanje modula za lasersko merjenje razdalje
Razhajanje žarka neposredno vpliva na natančnost merjenja laserskega modula za merjenje razdalje. Večja razhajanje žarka povzroči večjo velikost pike, kar lahko privede do razpršene odbite svetlobe in netočnih meritev. Pri daljših razdaljah lahko večja velikost pike oslabi odbito svetlobo, kar vpliva na kakovost signala, ki ga sprejme senzor, in s tem poveča napake pri merjenju. Nasprotno pa manjša razhajanje žarka ohranja laserski žarek fokusiran na daljših razdaljah, kar ima za posledico manjšo velikost pike in s tem večjo natančnost merjenja. Za aplikacije, ki zahtevajo visoko natančnost, kot sta lasersko skeniranje in natančna lokalizacija, je manjša razhajanje žarka običajno prednostna izbira.
Razhajanje žarka je tesno povezano tudi z merilnim območjem. Pri laserskih modulih za merjenje razdalje z velikim razhajanjem žarka se laserski žarek hitro širi na dolge razdalje, kar oslabi odbiti signal in na koncu omeji efektivno merilno območje. Poleg tega lahko večja velikost pike povzroči, da odbita svetloba prihaja iz več smeri, zaradi česar senzor težko natančno sprejme signal od cilja, kar posledično vpliva na rezultate meritev.
Po drugi strani pa manjša divergenca žarka pomaga, da laserski žarek ostane koncentriran, kar zagotavlja, da odbita svetloba ostane močna in s tem razširi efektivno merilno območje. Zato se efektivno merilno območje običajno bolj razširi, kot je manjša divergenca žarka laserskega modula za merjenje razdalje.
Izbira divergence žarka je tesno povezana tudi s scenarijem uporabe modula za lasersko merjenje razdalje. Za scenarije, ki zahtevajo meritve na dolge razdalje in visoko natančnost (kot je zaznavanje ovir pri avtonomni vožnji, LiDAR), se običajno izbere modul z majhno divergenco žarka, da se zagotovijo natančne meritve na dolgih razdaljah.
Za meritve na kratkih razdaljah, skeniranje ali nekatere sisteme industrijske avtomatizacije je morda bolj primeren modul z večjo divergenco žarka, da se poveča območje pokritosti in izboljša učinkovitost merjenja.
Na divergenco žarka vplivajo tudi okoljski pogoji. V kompleksnih okoljih z močnimi odbojnimi lastnostmi (kot so industrijske proizvodne linije ali skeniranje stavb) lahko širjenje laserskega žarka vpliva na odboj in sprejem svetlobe. V takih primerih lahko večja divergenca žarka pomaga, saj pokrije večje območje, poveča moč sprejetega signala in zmanjša motnje v okolju. Po drugi strani pa lahko v jasnih, neoviranih okoljih manjša divergenca žarka pomaga osredotočiti meritev na cilj in s tem zmanjšati napake.
3. Izbira in načrtovanje divergence žarka
Razhajanje žarka modula za lasersko merjenje razdalje je običajno določeno z zasnovo laserskega oddajnika. Različni scenariji uporabe in zahteve povzročajo razlike v zasnovi razhajanja žarka. Spodaj je navedenih nekaj pogostih scenarijev uporabe in z njimi povezanih možnosti razhajanja žarka:
- Visoko natančne meritve na dolge razdalje:
Za aplikacije, ki zahtevajo tako visoko natančnost kot tudi dolge merilne razdalje (kot so natančne meritve, LiDAR in avtonomna vožnja), se običajno izbere manjša divergenca žarka. To zagotavlja, da laserski žarek ohrani majhno velikost pike na daljših razdaljah, kar izboljša tako natančnost meritev kot tudi doseg. Na primer, pri avtonomni vožnji je divergenca žarka sistemov LiDAR običajno pod 1°, da se natančno zaznajo oddaljene ovire.
- Velika pokritost z nižjimi zahtevami glede natančnosti:
V scenarijih, kjer je potrebno večje območje pokritosti, vendar natančnost ni tako kritična (kot sta lokalizacija robota in skeniranje okolja), se običajno izbere večja divergenca žarka. To omogoča laserskemu žarku, da pokrije širše območje, kar izboljša zaznavne zmogljivosti naprave in jo naredi primerno za hitro skeniranje ali zaznavanje velikih površin.
- Merjenje na kratke razdalje v zaprtih prostorih:
Pri meritvah v zaprtih prostorih ali na kratke razdalje lahko večja divergenca žarka pomaga povečati pokritost laserskega žarka in zmanjšati napake pri meritvah zaradi nepravilnih kotov odboja. V takih primerih lahko večja divergenca žarka zagotovi stabilne rezultate meritev s povečanjem velikosti pike.
4. Zaključek
Razhajanje žarka je eden ključnih dejavnikov, ki vplivajo na delovanje laserskih modulov za merjenje razdalje. Neposredno vpliva na natančnost meritev, merilno območje in izbiro scenarijev uporabe. Pravilna zasnova razhajanja žarka lahko izboljša splošno delovanje laserskega modula za merjenje razdalje ter zagotovi njegovo stabilnost in učinkovitost v različnih aplikacijah. Ker se tehnologija laserskega merjenja razdalje nenehno razvija, bo optimizacija razhajanja žarka postala pomemben dejavnik pri širjenju območja uporabe in merilnih zmogljivosti teh modulov.
Lumispot
Naslov: Stavba 4 št., št. 99, 3. cesta Furong, okrožje Xishan, Wuxi, 214000, Kitajska
Tel.: + 86-0510 87381808.
Mobilni telefon: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Čas objave: 18. november 2024