Лазерлік қашықтық өлшегіштер, LiDAR және басқа да құрылғылар қазіргі заманғы өнеркәсіптерде, геодезиялық жұмыстарда, автономды жүргізуде және тұтынушылық электроникада кеңінен қолданылады. Дегенмен, көптеген пайдаланушылар далалық жағдайда жұмыс істеген кезде, әсіресе әртүрлі түсті немесе материалды нысандармен жұмыс істеген кезде өлшеудің айтарлықтай ауытқуларын байқайды. Бұл қателіктің түпкі себебі көбінесе нысананың шағылыстыруымен тығыз байланысты. Бұл мақалада шағылыстырудың қашықтықты өлшеуге әсерін зерттеп, нысананы таңдаудың практикалық стратегияларын ұсынады.
1. Шағылысу дегеніміз не және ол қашықтықты өлшеуге неліктен әсер етеді?
Шағылысу дегеніміз беттің түскен жарықты шағылыстыру қабілетін білдіреді, әдетте пайызбен көрсетіледі (мысалы, ақ қабырғаның шағылыстыру қабілеті шамамен 80%, ал қара резеңкеде тек 5%). Лазерлік өлшеу құрылғылары қашықтықты шығарылған және шағылысқан жарық арасындағы уақыт айырмашылығын есептеу арқылы анықтайды (Ұшу уақыты принципін қолдана отырып). Егер нысананың шағылыстыру қабілеті тым төмен болса, бұл мыналарға әкелуі мүмкін:
- Әлсіз сигнал күші: Егер шағылысқан жарық тым әлсіз болса, құрылғы жарамды сигналды қабылдай алмайды.
- Өлшеу қателігінің артуы: Шу кедергісі жоғарылаған сайын дәлдік төмендейді.
- Қысқартылған өлшеу диапазоны: максималды тиімді қашықтық 50%-дан астамға төмендеуі мүмкін.
2. Рефлексивтілік жіктемесі және нысананы таңдау стратегиялары
Жалпы материалдардың сипаттамаларына сүйене отырып, нысаналарды келесі үш санатқа бөлуге болады:
① Жоғары шағылысу мақсаттары (>50%)
- Типтік материалдар: жылтыратылған металл беттер, айна, ақ керамика, ашық түсті бетон
- Артықшылықтары: Сигналдың күшті қайтарылуы, ұзақ қашықтыққа (500 м-ден астам) жоғары дәлдіктегі өлшеулерге жарамды
- Қолдану сценарийлері: Ғимараттарды зерттеу, электр желілерін тексеру, жер бедерін дронмен сканерлеу
- Ескертпе: Айна шағылысуларына әкелуі мүмкін айна беттерінен аулақ болыңыз (бұл нүктелердің сәйкес келмеуіне әкелуі мүмкін).
2 Орташа шағылысу мақсаттары (20%-50%)
- Типтік материалдар: Ағаш, асфальт жолдар, қара кірпіш қабырғалар, жасыл өсімдіктер
- Қарсы шаралар:
Өлшеу қашықтығын қысқартыңыз (ұсынылады <200 м).
Құрылғының жоғары сезімталдық режимін қосыңыз.
Күңгірт беттерді (мысалы, глазурленген материалдарды) артық көріңіз.
③ Төмен шағылысу нысандары (<20%)
- Типтік материалдар: қара резеңке, көмір үйінділері, қара маталар, су айдындары
- Тәуекелдер: Сигналдар жоғалып кетуі немесе секіру қателерінен зардап шегуі мүмкін.
- Шешімдер:
Ретро-шағылыстырғыш нысананы (шағылыстырғыш тақталарды) пайдаланыңыз.
Лазердің түсу бұрышын 45°-тан төмен реттеңіз (диффузиялық шағылысты күшейту үшін).
905 нм немесе 1550 нм толқын ұзындықтарында жұмыс істейтін құрылғыларды таңдаңыз (жақсы ену үшін).
3. Арнайы сценарий стратегиялары
① Динамикалық нысананы өлшеу (мысалы, қозғалатын көлік құралдары):
- Көлік құралдарының нөмірлік белгілеріне (жоғары шағылысу аймақтары) немесе ашық түсті кузовтарға басымдық беріңіз.
- Бірнеше жаңғырықты тану технологиясын пайдаланыңыз (жаңбыр мен тұманның кедергілерін сүзу үшін).
2 Кешенді беттік өңдеу:
- Қара түсті металл үшін күңгірт жабындарды жағыңыз (бұл шағылыстыруды 30%-ға дейін жақсарта алады).
- Шыны перде қабырғаларының алдына поляризациялық сүзгілерді орнатыңыз (айна шағылысуын басу үшін).
③ Қоршаған ортаға араласу үшін өтемақы:
- Жарық жағдайларында фондық жарықты басу алгоритмдерін қосыңыз.
- Жаңбырда немесе қарда импульстік интервалды модуляция (PIM) технологиясын қолданыңыз.
4. Жабдық параметрлерін реттеу бойынша нұсқаулық
- Қуатты реттеу: шағылысу қабілеті төмен нысандар үшін лазер қуатын арттырыңыз (көз қауіпсіздігі шектеулерінің сақталуын қамтамасыз етіңіз).
- Қабылдау диафрагмасы: Қабылдау линзасының диаметрін үлкейту (әр екі еселенген сайын сигналдың күшейтілуі төрт есе артады).
- Шекті параметр: Сигналдың іске қосу шегін динамикалық түрде реттеңіз (шуылға байланысты жалған іске қосуды болдырмау үшін).
5. Болашақ үрдістер: интеллектуалды шағылыстыруды өтеу технологиясы
Келесі буын қашықтықты өлшеу жүйелері интеграциялана бастады:
- Бейімделгіш күшейтуді басқару (AGC): Фотодетектор сезімталдығын нақты уақыт режимінде реттеу.
- Материалды тану жасанды интеллект алгоритмдері: жаңғырық толқын пішінінің ерекшеліктерін пайдаланып материал түрлерін сәйкестендіру.
- Мультиспектрлік біріктіру: көрінетін жарық пен инфрақызыл деректерді біріктіріп, жан-жақты бағалау жүргізу.
Қорытынды
Шағылысу сипаттамаларын меңгеру өлшеу дәлдігін жақсартудың негізгі дағдысы болып табылады. Нысандарды ғылыми тұрғыдан таңдау және құрылғыларды дұрыс конфигурациялау арқылы, тіпті шағылысу деңгейі өте төмен сценарийлерде де (10%-дан төмен) миллиметр деңгейіндегі өлшеу дәлдігіне қол жеткізуге болады. Ақылды компенсация технологиялары дамыған сайын, болашақ өлшеу жүйелері күрделі ортаға «ақылдырақ» бейімделеді. Дегенмен, шағылысу қабілетінің негізгі принциптерін түсіну инженерлер үшін әрқашан маңызды дағды болып қала береді.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 4 наурыз