Лазерлік қашықтықты өлшеу модульдері - автономды жүргізу, дрондар, өнеркәсіптік автоматика және робототехника сияқты салаларда кеңінен қолданылатын жоғары дәлдіктегі құралдар. Бұл модульдердің жұмыс принципі әдетте лазер сәулесін шығаруды және шағылысқан жарықты қабылдау арқылы нысан мен сенсор арасындағы қашықтықты өлшеуді қамтиды. Лазерлік қашықтықты өлшеу модульдерінің әртүрлі өнімділік параметрлерінің ішінде сәуленің дивергенциясы өлшеу дәлдігіне, өлшеу диапазонына және қолдану сценарийлерін таңдауға тікелей әсер ететін маңызды фактор болып табылады.
1. Сәулелік дивергенцияның негізгі тұжырымдамасы
Сәуле дивергенциясы лазер сәулесінің лазер сәулесінен алыстаған сайын көлденең қимасының өлшемінің ұлғаю бұрышын білдіреді. Қарапайым тілмен айтқанда, сәуле дивергенциясы неғұрлым аз болса, лазер сәулесі таралу кезінде соғұрлым шоғырланған болып қалады; керісінше, сәуле дивергенциясы неғұрлым үлкен болса, сәуле соғұрлым кең таралады. Практикалық қолдануда сәуле дивергенциясы әдетте бұрыштармен (градус немесе миллирадиан) өрнектеледі.
Лазер сәулесінің дивергенциясы оның берілген қашықтыққа қаншалықты таралатынын анықтайды, бұл өз кезегінде нысанадағы нүктенің өлшеміне әсер етеді. Егер дивергенция тым үлкен болса, сәуле ұзақ қашықтықта үлкенірек аумақты қамтиды, бұл өлшеу дәлдігін төмендетуі мүмкін. Екінші жағынан, егер дивергенция тым кішкентай болса, сәуле ұзақ қашықтықта тым фокусталуы мүмкін, бұл дұрыс шағылысуды қиындатады немесе тіпті шағылысқан сигналдың қабылдануына кедергі келтіреді. Сондықтан, лазерлік қашықтықты өлшеу модулінің дәлдігі мен қолданылу ауқымы үшін тиісті сәуле дивергенциясын таңдау өте маңызды.
2. Лазерлік қашықтықты өлшеу модулінің жұмысына сәуле дивергенциясының әсері
Сәуле дивергенциясы лазерлік қашықтық модулінің өлшеу дәлдігіне тікелей әсер етеді. Сәуле дивергенциясының үлкен болуы нүкте өлшемінің үлкен болуына әкеледі, бұл шашыраңқы шағылысқан жарыққа және дәл емес өлшеулерге әкелуі мүмкін. Ұзақ қашықтықта нүкте өлшемінің үлкен болуы шағылысқан жарықты әлсіретіп, сенсор қабылдайтын сигнал сапасына әсер етуі мүмкін, осылайша өлшеу қателіктерін арттырады. Керісінше, сәуленің кішірек болуы лазер сәулесінің ұзақ қашықтықта фокусталуын қамтамасыз етеді, бұл нүкте өлшемінің кішіреюіне және осылайша өлшеу дәлдігінің жоғарылауына әкеледі. Лазерлік сканерлеу және дәл локализациялау сияқты жоғары дәлдікті қажет ететін қолданбалар үшін сәуленің кішірек болуы әдетте артықшылықты таңдау болып табылады.
Сәуле дивергенциясы өлшеу диапазонымен тығыз байланысты. Сәуле дивергенциясы үлкен лазерлік қашықтық модульдері үшін лазер сәулесі ұзақ қашықтыққа тез таралады, шағылысқан сигналды әлсіретеді және сайып келгенде тиімді өлшеу диапазонын шектейді. Сонымен қатар, үлкен нүкте өлшемі шағылысқан жарықтың бірнеше бағыттан келуіне әкелуі мүмкін, бұл сенсордың нысанадан сигналды дәл қабылдауын қиындатады, бұл өз кезегінде өлшеу нәтижелеріне әсер етеді.
Екінші жағынан, сәуленің кішірек дивергенциясы лазер сәулесінің шоғырлануына көмектеседі, шағылысқан жарықтың күшті болып қалуын қамтамасыз етеді және осылайша тиімді өлшеу диапазонын кеңейтеді. Сондықтан, лазерлік қашықтықты өлшеу модулінің сәуленің дивергенциясы неғұрлым кіші болса, тиімді өлшеу диапазоны соғұрлым кеңейеді.
Сәуле дивергенциясын таңдау лазерлік қашықтықты өлшеу модулінің қолдану сценарийімен тығыз байланысты. Ұзақ қашықтықтағы және жоғары дәлдіктегі өлшеулерді қажет ететін сценарийлер үшін (мысалы, автономды жүргізу кезінде кедергілерді анықтау, LiDAR), әдетте ұзақ қашықтықта дәл өлшеуді қамтамасыз ету үшін сәуле дивергенциясы аз модуль таңдалады.
Қысқа қашықтықтағы өлшеулер, сканерлеу немесе кейбір өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелері үшін қамту аймағын ұлғайту және өлшеу тиімділігін арттыру үшін сәуленің дивергенциясы үлкенірек модульге артықшылық берілуі мүмкін.
Сәуле дивергенциясына қоршаған орта жағдайлары да әсер етеді. Күшті шағылыстыру сипаттамалары бар күрделі орталарда (мысалы, өнеркәсіптік өндіріс желілері немесе ғимараттарды сканерлеу) лазер сәулесінің таралуы жарықтың шағылуы мен қабылдануына әсер етуі мүмкін. Мұндай жағдайларда сәуленің үлкен дивергенциясы үлкен аумақты қамту, қабылданған сигналдың күшін арттыру және қоршаған ортаның кедергісін азайту арқылы көмектесе алады. Екінші жағынан, ашық, кедергісіз ортада сәуленің кішірек дивергенциясы өлшеуді нысанаға шоғырландыруға көмектеседі, осылайша қателіктерді азайтады.
3. Сәулелік дивергенцияны таңдау және жобалау
Лазерлік қашықтықты өлшеу модулінің сәулелік дивергенциясы әдетте лазерлік эмиттердің дизайнымен анықталады. Әртүрлі қолдану сценарийлері мен талаптары сәулелік дивергенция дизайнындағы ауытқуларға әкеледі. Төменде бірнеше кең таралған қолдану сценарийлері және олармен байланысты сәулелік дивергенция нұсқалары келтірілген:
- Жоғары дәлдіктегі және ұзақ қашықтықтағы өлшеу:
Жоғары дәлдікті де, ұзақ өлшеу қашықтығын да (мысалы, дәл өлшеулер, LiDAR және автономды жүргізу) қажет ететін қолданбалар үшін әдетте кішірек сәуле дивергенциясы таңдалады. Бұл лазер сәулесінің ұзақ қашықтықта кішкентай нүкте өлшемін сақтауын қамтамасыз етеді, өлшеу дәлдігін де, ауқымын да арттырады. Мысалы, автономды жүргізуде LiDAR жүйелерінің сәуле дивергенциясы алыстағы кедергілерді дәл анықтау үшін әдетте 1°-тан төмен ұсталады.
- Төмен дәлдік талаптары бар үлкен жабын:
Үлкен қамту аймағы қажет болған, бірақ дәлдік онша маңызды емес сценарийлерде (мысалы, роботты локализациялау және қоршаған ортаны сканерлеу), әдетте үлкенірек сәуле дивергенциясы таңдалады. Бұл лазер сәулесінің кеңірек аумақты қамтуға мүмкіндік береді, құрылғының сезу мүмкіндіктерін жақсартады және оны жылдам сканерлеуге немесе үлкен аумақты анықтауға жарамды етеді.
- Үй ішіндегі қысқа қашықтықты өлшеу:
Үй ішінде немесе қысқа қашықтықта өлшеулер үшін сәуленің үлкенірек дивергенциясы лазер сәулесінің қамтуын арттыруға көмектеседі, бұл дұрыс емес шағылысу бұрыштарынан туындаған өлшеу қателерін азайтады. Мұндай жағдайларда сәуленің үлкенірек дивергенциясы дақ өлшемін арттыру арқылы өлшеу нәтижелерінің тұрақтылығын қамтамасыз ете алады.
4. Қорытынды
Сәуле дивергенциясы лазерлік қашықтықты өлшеу модульдерінің жұмысына әсер ететін негізгі факторлардың бірі болып табылады. Ол өлшеу дәлдігіне, өлшеу диапазонына және қолдану сценарийлерін таңдауға тікелей әсер етеді. Сәуле дивергенциясын дұрыс жобалау лазерлік қашықтықты өлшеу модулінің жалпы жұмысын жақсарта алады, оның әртүрлі қолданбаларда тұрақтылығы мен тиімділігін қамтамасыз етеді. Лазерлік қашықтықты өлшеу технологиясы дамып келе жатқандықтан, сәуле дивергенциясын оңтайландыру осы модульдердің қолдану диапазоны мен өлшеу мүмкіндіктерін кеңейтуде маңызды факторға айналады.
Люмиспотт
Мекенжайы: Қытай, 214000, Уси, Сишань ауданы, Фурун 3-ші жол, №99, 4-ғимарат
Тел: + 86-0510 87381808.
Ұялы телефон: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 18 қараша