Moduli za lasersko mjerenje udaljenosti su visokoprecizni alati koji se široko koriste u područjima kao što su autonomna vožnja, dronovi, industrijska automatizacija i robotika. Princip rada ovih modula obično uključuje emitiranje laserske zrake i mjerenje udaljenosti između objekta i senzora primanjem reflektirane svjetlosti. Među raznim parametrima performansi modula za lasersko mjerenje udaljenosti, divergencija snopa je ključni faktor koji izravno utječe na točnost mjerenja, raspon mjerenja i izbor scenarija primjene.
1. Osnovni koncept divergencije snopa
Divergencija snopa odnosi se na kut pod kojim se laserska zraka povećava u presjeku kako se udaljava od laserskog emitera. Jednostavnije rečeno, što je divergencija snopa manja, to laserski snop ostaje koncentriraniji tijekom širenja; obrnuto, što je divergencija snopa veća, to se snop širi. U praktičnim primjenama, divergencija snopa obično se izražava u kutovima (stupnjevima ili miliradijanima).
Divergencija laserske zrake određuje koliko se ona širi na određenoj udaljenosti, što pak utječe na veličinu točke na ciljanom objektu. Ako je divergencija prevelika, zraka će pokriti veće područje na velikim udaljenostima, što može smanjiti točnost mjerenja. S druge strane, ako je divergencija premala, zraka može postati previše fokusirana na velikim udaljenostima, što otežava pravilnu refleksiju ili čak sprječava prijem reflektiranog signala. Stoga je odabir odgovarajuće divergencije snopa ključan za točnost i raspon primjene laserskog modula za mjerenje udaljenosti.
2. Utjecaj divergencije snopa na performanse modula za lasersko mjerenje udaljenosti
Divergencija snopa izravno utječe na točnost mjerenja laserskog modula za daljinu. Veća divergencija snopa rezultira većom veličinom točke, što može dovesti do raspršene reflektirane svjetlosti i netočnih mjerenja. Na većim udaljenostima, veća veličina točke može oslabiti reflektiranu svjetlost, utječući na kvalitetu signala koju prima senzor, čime se povećavaju pogreške mjerenja. Nasuprot tome, manja divergencija snopa održava lasersku zraku fokusiranom na većim udaljenostima, što rezultira manjom veličinom točke i time većom točnošću mjerenja. Za primjene koje zahtijevaju visoku preciznost, poput laserskog skeniranja i precizne lokalizacije, manja divergencija snopa općenito je poželjniji izbor.
Divergencija snopa također je 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 u konačnici ograničavajući učinkovit raspon mjerenja. Osim toga, veća veličina točke može uzrokovati da reflektirana svjetlost dolazi iz više smjerova, što senzoru otežava točno primanje 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 također je 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 odabire modul s malom divergencijom snopa kako bi se osigurala točna mjerenja na velikim udaljenostima.
Za mjerenja na kratkim udaljenostima, skeniranje ili neke industrijske automatizacijske sustave, modul s većom divergencijom snopa može biti poželjniji kako bi se povećalo područje pokrivanja i poboljšala učinkovitost mjerenja.
Na divergenciju snopa utječu i uvjeti okoline. U složenim okruženjima s jakim reflektivnim karakteristikama (kao što su industrijske proizvodne linije ili skeniranje zgrada), širenje laserske zrake 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 pogreške.
3. Odabir i projektiranje 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 s njima povezanih izbora 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), općenito se odabire manja divergencija snopa. To osigurava da laserski snop održava malu veličinu točke na većim udaljenostima, povećavajući i točnost mjerenja i domet. Na primjer, u autonomnoj vožnji, divergencija snopa LiDAR sustava obično se održava ispod 1° kako bi se točno otkrile 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 okoliša), obično se odabire veća divergencija snopa. To omogućuje laserskom snopu da pokrije šire područje, poboljšavajući mogućnosti očitavanja uređaja i čineći ga prikladnim 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 pogreške mjerenja zbog nepravilnih kutova refleksije. U takvim slučajevima, veća divergencija snopa može osigurati stabilne rezultate mjerenja povećanjem veličine točke.
4. Zaključak
Divergencija snopa jedan je od ključnih čimbenika koji utječu na performanse modula za lasersko mjerenje udaljenosti. Izravno utječe na točnost mjerenja, raspon mjerenja i izbor scenarija primjene. Pravilan dizajn divergencije snopa može poboljšati ukupne performanse modula za lasersko mjerenje udaljenosti, osiguravajući njegovu stabilnost i učinkovitost u različitim primjenama. Kako se tehnologija laserskog mjerenja udaljenosti nastavlja razvijati, optimizacija divergencije snopa postat će važan čimbenik 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.
Mobitel: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Vrijeme objave: 18. studenog 2024.