Moduli za lasersko mjerenje udaljenosti su visokoprecizni alati koji se široko koriste u oblastima kao što su autonomna vožnja, dronovi, industrijska automatizacija i robotika. Princip rada ovih modula obično uključuje emitovanje laserskog snopa i mjerenje udaljenosti između objekta i senzora primanjem reflektovane svjetlosti. Među različitim parametrima performansi modula za lasersko mjerenje udaljenosti, divergencija snopa je ključni faktor koji direktno utiče na tačnost mjerenja, domet mjerenja i izbor scenarija primjene.
1. Osnovni koncept divergencije snopa
Divergencija snopa odnosi se na ugao pod kojim se laserski snop povećava u poprečnom presjeku kako se udaljava od laserskog emitera. Jednostavnije rečeno, što je divergencija snopa manja, to laserski snop ostaje koncentriraniji tokom širenja; obrnuto, što je divergencija snopa veća, to se snop širi. U praktičnim primjenama, divergencija snopa se obično izražava u uglovima (stepenima ili miliradijanima).
Divergencija laserskog snopa određuje koliko se on širi na datoj udaljenosti, što zauzvrat utiče na veličinu tačke na ciljanom objektu. Ako je divergencija prevelika, snop će pokriti veću površinu na velikim udaljenostima, što može smanjiti tačnost mjerenja. S druge strane, ako je divergencija premala, snop može postati previše fokusiran na velikim udaljenostima, što otežava pravilnu refleksiju ili čak sprečava prijem reflektovanog signala. Stoga je odabir odgovarajuće divergencije snopa ključan za tačnost i opseg primjene laserskog modula za mjerenje udaljenosti.
2. Utjecaj divergencije snopa na performanse modula za lasersko mjerenje udaljenosti
Divergencija snopa direktno utiče na tačnost mjerenja laserskog modula za daljinu. Veća divergencija snopa rezultira većom veličinom tačke, što može dovesti do raspršene reflektovane svjetlosti i netačnih mjerenja. Na većim udaljenostima, veća veličina tačke može oslabiti reflektovanu svjetlost, utičući na kvalitet signala koji senzor prima, čime se povećavaju greške mjerenja. Nasuprot tome, manja divergencija snopa održava laserski snop fokusiranim na većim udaljenostima, što rezultira manjom veličinom tačke i time većom tačnošću mjerenja. Za primjene koje zahtijevaju visoku preciznost, kao što su lasersko skeniranje i precizna lokalizacija, manja divergencija snopa je uglavnom poželjniji izbor.
Divergencija snopa je također usko povezana s rasponom mjerenja. Kod laserskih modula za daljinomjer s velikom divergencijom snopa, laserski snop će se brzo širiti na velike udaljenosti, slabeći reflektirani signal i na kraju ograničavajući efektivni raspon mjerenja. Osim toga, veća veličina tačke može uzrokovati da reflektirana svjetlost dolazi iz više smjerova, što senzoru otežava precizan prijem signala s cilja, što zauzvrat utječe na rezultate mjerenja.
S druge strane, manja divergencija snopa pomaže laserskom snopu da ostane koncentriran, osiguravajući da reflektirana svjetlost ostane jaka i time proširuje efektivni raspon mjerenja. Stoga, što je manja divergencija snopa laserskog modula za mjerenje udaljenosti, to se efektivni raspon mjerenja obično više proteže.
Izbor divergencije snopa je također usko povezan sa scenarijem primjene modula za lasersko mjerenje udaljenosti. Za scenarije koji zahtijevaju mjerenja na velikim udaljenostima i visoku preciznost (kao što je detekcija prepreka u autonomnoj vožnji, LiDAR), obično se bira modul s malom divergencijom snopa kako bi se osigurala tačna mjerenja na velikim udaljenostima.
Za mjerenja na kratkim udaljenostima, skeniranje ili neke industrijske automatizacijske sisteme, modul s većom divergencijom snopa može biti poželjan kako bi se povećalo područje pokrivenosti i poboljšala efikasnost mjerenja.
Divergencija snopa je također pod utjecajem uvjeta okoline. U složenim okruženjima s jakim reflektirajućim karakteristikama (kao što su industrijske proizvodne linije ili skeniranje zgrada), širenje laserskog snopa može utjecati na refleksiju i prijem svjetlosti. U takvim slučajevima, veća divergencija snopa može pomoći pokrivanjem većeg područja, povećanjem snage primljenog signala i smanjenjem smetnji u okolini. S druge strane, u čistim, neometanim okruženjima, manja divergencija snopa može pomoći u fokusiranju mjerenja na cilj, čime se minimiziraju greške.
3. Izbor i projektovanje divergencije snopa
Divergencija snopa laserskog modula za mjerenje udaljenosti obično je određena dizajnom laserskog emitera. Različiti scenariji primjene i zahtjevi rezultiraju varijacijama u dizajnu divergencije snopa. U nastavku je navedeno nekoliko uobičajenih scenarija primjene i njihovi povezani izbori divergencije snopa:
- Visoka preciznost i mjerenje na velikim udaljenostima:
Za primjene koje zahtijevaju i visoku preciznost i velike udaljenosti mjerenja (kao što su precizna mjerenja, LiDAR i autonomna vožnja), obično se bira manja divergencija snopa. Ovo osigurava da laserski snop održava malu veličinu tačke na većim udaljenostima, poboljšavajući i tačnost mjerenja i domet. Na primjer, kod autonomne vožnje, divergencija snopa LiDAR sistema se obično održava ispod 1° kako bi se precizno detektovale udaljene prepreke.
- Velika pokrivenost s nižim zahtjevima za preciznost:
U scenarijima gdje je potrebno veće područje pokrivenosti, ali preciznost nije toliko kritična (kao što su lokalizacija robota i skeniranje okoline), obično se bira veća divergencija snopa. To omogućava laserskom snopu da pokrije šire područje, poboljšavajući mogućnosti detekcije uređaja i čineći ga pogodnim za brzo skeniranje ili detekciju velikih površina.
- Mjerenje kratkih udaljenosti u zatvorenom prostoru:
Za mjerenja u zatvorenom prostoru ili na kratkom dometu, veća divergencija snopa može pomoći u povećanju pokrivenosti laserskog snopa, smanjujući greške mjerenja uzrokovane nepravilnim uglovima refleksije. U takvim slučajevima, veća divergencija snopa može osigurati stabilne rezultate mjerenja povećanjem veličine tačke.
4. Zaključak
Divergencija snopa je jedan od ključnih faktora koji utiču na performanse modula za lasersko mjerenje udaljenosti. Direktno utiče na tačnost mjerenja, raspon mjerenja i izbor scenarija primjene. Pravilan dizajn divergencije snopa može poboljšati ukupne performanse modula za lasersko mjerenje udaljenosti, osiguravajući njegovu stabilnost i efikasnost u različitim primjenama. Kako se tehnologija laserskog mjerenja udaljenosti nastavlja razvijati, optimizacija divergencije snopa postat će važan faktor u proširenju raspona primjene i mogućnosti mjerenja ovih modula.
Lumispot
Adresa: Zgrada 4 #, br. 99 Furong 3rd Road, okrug Xishan, Wuxi, 214000, Kina
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobilni: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Vrijeme objave: 18. novembar 2024.