Лазерлік қашықтықты өлшеу модульдері автономды жүргізу, дрондар, өнеркәсіптік автоматтандыру және робототехника сияқты салаларда кеңінен қолданылатын жоғары дәлдіктегі құралдар болып табылады. Бұл модульдердің жұмыс принципі әдетте лазер сәулесін шығаруды және шағылысқан жарықты қабылдау арқылы объект пен сенсор арасындағы қашықтықты өлшеуді қамтиды. Лазерлік қашықтықты өлшеу модульдерінің әртүрлі өнімділік параметрлерінің арасында сәуленің дивергенциясы өлшеу дәлдігіне, өлшеу диапазонына және қолдану сценарийлерін таңдауға тікелей әсер ететін шешуші фактор болып табылады.
1. Сәулелік дивергенцияның негізгі түсінігі
Сәуленің дивергенциясы лазер сәулесінің лазер сәулеленуінен алыстаған сайын көлденең қимасының өлшемін ұлғайту бұрышын білдіреді. Қарапайым тілмен айтқанда, сәуленің дивергенциясы неғұрлым аз болса, лазер сәулесі таралу кезінде соғұрлым көп шоғырланған болады; керісінше, сәуленің дивергенциясы неғұрлым үлкен болса, сәуле соғұрлым кеңірек таралады. Практикалық қолданбаларда сәуленің дивергенциясы әдетте бұрыштармен (градус немесе миллирадиан) көрсетіледі.
Лазер сәулесінің дивергенциясы оның берілген қашықтыққа қаншалықты таралатынын анықтайды, бұл өз кезегінде нысанадағы нүктенің өлшеміне әсер етеді. Дивергенция тым үлкен болса, сәуле ұзақ қашықтықта үлкен аумақты қамтиды, бұл өлшеу дәлдігін төмендетуі мүмкін. Екінші жағынан, егер дивергенция тым аз болса, сәуле ұзақ қашықтыққа шамадан тыс шоғырлануы мүмкін, бұл дұрыс көрсетуді қиындатады немесе тіпті шағылысқан сигналды алуды болдырмайды. Сондықтан сәуленің сәйкес дивергенциясын таңдау лазерлік қашықтықты өлшеу модулінің дәлдігі мен қолдану ауқымы үшін өте маңызды.
2. Сәулелік дивергенцияның лазерлік қашықтықты өлшеу модулінің өнімділігіне әсері
Сәуленің дивергенциясы лазерлік қашықтық модулінің өлшеу дәлдігіне тікелей әсер етеді. Сәуленің үлкенірек дивергенциясы үлкен нүкте өлшеміне әкеледі, бұл шашыраңқы шағылысқан жарыққа және дұрыс емес өлшемдерге әкелуі мүмкін. Ұзақ қашықтықтарда үлкен нүкте өлшемі шағылысқан жарықты әлсіретіп, сенсор қабылдайтын сигнал сапасына әсер етіп, өлшеу қателіктерін арттырады. Керісінше, сәуленің кішірек дивергенциясы лазер сәулесін ұзақ қашықтыққа шоғырландырады, нәтижесінде нүкте өлшемі кішірек болады және осылайша өлшеу дәлдігі жоғары болады. Лазерлік сканерлеу және дәл локализация сияқты жоғары дәлдікті қажет ететін қолданбалар үшін, әдетте, сәуленің азырақ дивергенциясы қолайлы таңдау болып табылады.
Сәуленің дивергенциясы да өлшеу диапазонымен тығыз байланысты. Сәулесі үлкен дивергенцияға ие лазерлік қашықтық модульдері үшін лазер сәулесі ұзақ қашықтыққа тез таралып, шағылысқан сигналды әлсіретеді және сайып келгенде тиімді өлшеу диапазонын шектейді. Бұған қоса, үлкен нүкте өлшемі шағылысқан жарықтың бірнеше бағыттан түсуін тудыруы мүмкін, бұл сенсордың нысанадан сигналды дәл қабылдауын қиындатады, бұл өз кезегінде өлшеу нәтижелеріне әсер етеді.
Екінші жағынан, сәуленің кішірек дивергенциясы лазер сәулесінің шоғырланған күйінде қалуына көмектесіп, шағылысқан жарықтың күшті болып қалуын қамтамасыз етеді және осылайша тиімді өлшеу ауқымын кеңейтеді. Демек, лазерлік қашықтықты өлшеу модулінің сәулелік дивергенциясы неғұрлым аз болса, тиімді өлшеу диапазоны әдетте кеңейеді.
Сәуленің дивергенциясын таңдау лазерлік қашықтықты өлшеу модулінің қолданбалы сценарийімен де тығыз байланысты. Ұзақ қашықтықты және жоғары дәлдікті өлшеуді қажет ететін сценарийлер үшін (мысалы, автономды жүргізу кезінде кедергілерді анықтау, LiDAR) ұзақ қашықтықта дәл өлшеулерді қамтамасыз ету үшін әдетте сәуленің аз айырмашылығы бар модуль таңдалады.
Қысқа қашықтықты өлшеу, сканерлеу немесе кейбір өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелері үшін қамту аймағын ұлғайту және өлшеу тиімділігін арттыру үшін үлкен сәулелік дивергенциясы бар модульді таңдауға болады.
Арқалық дивергенцияға қоршаған орта жағдайлары да әсер етеді. Күшті шағылыстыратын сипаттамалары бар күрделі орталарда (өнеркәсіптік өндіріс желілері немесе ғимаратты сканерлеу сияқты) лазер сәулесінің таралуы жарықтың шағылысуына және қабылдануына әсер етуі мүмкін. Мұндай жағдайларда үлкенірек сәулелік дивергенция үлкен аумақты қамтуға, қабылданған сигналдың күшін арттыруға және қоршаған ортаның кедергісін азайтуға көмектеседі. Екінші жағынан, анық, кедергісіз орталарда сәуленің кішірек дивергенциясы өлшеуді нысанаға бағыттауға көмектеседі, осылайша қателерді азайтады.
3. Арқалық дивергенцияны таңдау және жобалау
Лазерлік қашықтықты өлшеу модулінің сәулесінің дивергенциясы әдетте лазер сәулеленуінің дизайнымен анықталады. Қолданудың әртүрлі сценарийлері мен талаптары сәулелік дивергенция дизайнындағы өзгерістерге әкеледі. Төменде бірнеше жалпы қолдану сценарийлері және олармен байланысты сәулелік дивергенция таңдаулары берілген:
- Жоғары дәлдік және ұзақ қашықтықты өлшеу:
Жоғары дәлдікті және ұзақ өлшеу қашықтығын (дәл өлшемдер, LiDAR және автономды жүргізу сияқты) қажет ететін қолданбалар үшін әдетте сәуленің азырақ дивергенциясы таңдалады. Бұл лазер сәулесінің өлшеу дәлдігін де, диапазонды да арттыра отырып, ұзақ қашықтықтарда шағын нүкте өлшемін сақтауын қамтамасыз етеді. Мысалы, автономды жүргізу кезінде алыстағы кедергілерді дәл анықтау үшін LiDAR жүйелерінің сәулелік дивергенциясы әдетте 1°-тан төмен сақталады.
- Төменгі дәлдік талаптары бар үлкен қамту:
Үлкенірек қамту аймағы талап етілетін, бірақ дәлдік соншалықты маңызды емес сценарийлерде (роботты локализациялау және қоршаған ортаны сканерлеу сияқты) әдетте үлкенірек сәулелік дивергенция таңдалады. Бұл лазер сәулесінің кеңірек аумақты қамтуына мүмкіндік береді, құрылғының сезу мүмкіндіктерін арттырады және оны жылдам сканерлеуге немесе үлкен аумақты анықтауға қолайлы етеді.
- Ішкі қысқа қашықтықты өлшеу:
Ішкі немесе қысқа қашықтықтағы өлшеулер үшін сәуленің үлкен айырмашылығы лазер сәулесінің қамтуын ұлғайтуға көмектеседі, бұл дұрыс емес шағылысу бұрыштары салдарынан өлшеу қателіктерін азайтады. Мұндай жағдайларда үлкен сәулелік дивергенция нүкте өлшемін ұлғайту арқылы тұрақты өлшеу нәтижелерін қамтамасыз ете алады.
4. Қорытынды
Сәуленің дивергенциясы лазерлік қашықтықты өлшеу модульдерінің өнімділігіне әсер ететін негізгі факторлардың бірі болып табылады. Ол өлшеу дәлдігіне, өлшеу диапазонына және қолдану сценарийлерін таңдауға тікелей әсер етеді. Сәулелік дивергенцияның дұрыс дизайны лазерлік қашықтықты өлшеу модулінің жалпы өнімділігін арттырып, оның әртүрлі қолданбаларда тұрақтылығы мен тиімділігін қамтамасыз етеді. Лазерлік қашықтықты өлшеу технологиясының дамуы жалғасуда, сәуленің дивергенциясын оңтайландыру осы модульдердің қолдану ауқымы мен өлшеу мүмкіндіктерін кеңейтудің маңызды факторына айналады.
Lumispot
Мекен-жайы: № 4 ғимарат, №99 Фуронг 3-ші жол, Сишан ауданы. Вуси, 214000, Қытай
Тел: + 86-0510 87381808.
Ұялы телефон: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Жіберу уақыты: 18 қараша 2024 ж