Laseravstandsmålingsmoduler er høypresisjonsverktøy som er mye brukt innen felt som autonom kjøring, droner, industriell automatisering og robotikk. Arbeidsprinsippet til disse modulene innebærer vanligvis å sende ut en laserstråle og måle avstanden mellom objektet og sensoren ved å motta det reflekterte lyset. Blant de ulike ytelsesparametrene til laseravstandsmålingsmoduler er stråledivergens en avgjørende faktor som direkte påvirker målenøyaktighet, måleområde og valg av applikasjonsscenarier.
1. Grunnleggende konsept for stråledivergens
Stråledivergens refererer til vinkelen som laserstrålen øker i tverrsnittsstørrelse med når den beveger seg lenger fra lasersenderen. Enklere sagt, jo mindre stråledivergensen er, desto mer konsentrert forblir laserstrålen under forplantningen; omvendt, jo større stråledivergensen er, desto bredere sprer strålen seg. I praktiske anvendelser uttrykkes stråledivergensen vanligvis i vinkler (grader eller milliradianer).
Laserstrålens divergens bestemmer hvor mye den sprer seg over en gitt avstand, noe som igjen påvirker punktstørrelsen på målobjektet. Hvis divergensen er for stor, vil strålen dekke et større område over lange avstander, noe som kan redusere målenøyaktigheten. Hvis divergensen derimot er for liten, kan strålen bli for fokusert over lange avstander, noe som gjør det vanskelig å reflektere ordentlig eller til og med forhindre mottak av det reflekterte signalet. Derfor er det avgjørende å velge en passende stråledivergens for nøyaktigheten og bruksområdet til en laseravstandsmålemodul.
2. Virkningen av stråledivergens på ytelsen til laseravstandsmålingsmodulen
Stråledivergens påvirker direkte målenøyaktigheten til laseravstandsmodulen. En større stråledivergens resulterer i en større punktstørrelse, noe som kan føre til spredt reflektert lys og unøyaktige målinger. Ved lengre avstander kan en større punktstørrelse svekke det reflekterte lyset, noe som påvirker signalkvaliteten som mottas av sensoren, og dermed øker målefeilene. I motsetning til dette holder en mindre stråledivergens laserstrålen fokusert over lengre avstander, noe som resulterer i en mindre punktstørrelse og dermed høyere målenøyaktighet. For applikasjoner som krever høy presisjon, for eksempel laserskanning og presis lokalisering, er en mindre stråledivergens generelt det foretrukne valget.
Stråledivergens er også nært knyttet til måleområdet. For laseravstandsmoduler med stor stråledivergens vil laserstrålen spre seg raskt over lange avstander, noe som svekker det reflekterte signalet og til slutt begrenser det effektive måleområdet. I tillegg kan en større punktstørrelse føre til at reflektert lys kommer fra flere retninger, noe som gjør det vanskelig for sensoren å motta signalet fra målet nøyaktig, noe som igjen påvirker måleresultatene.
På den annen side bidrar en mindre stråledivergens til at laserstrålen forblir konsentrert, noe som sikrer at det reflekterte lyset forblir sterkt og dermed utvider det effektive måleområdet. Derfor, jo mindre stråledivergensen til en laseravstandsmålemodul er, desto lenger utvides det effektive måleområdet vanligvis.
Valget av stråledivergens er også nært knyttet til bruksscenarioet til laseravstandsmålemodulen. For scenarier som krever langdistanse- og høypresisjonsmålinger (som hindringsdeteksjon i autonom kjøring, LiDAR), velges vanligvis en modul med liten stråledivergens for å sikre nøyaktige målinger på lange avstander.
For målinger over korte avstander, skanning eller noen industrielle automatiseringssystemer, kan en modul med større stråledivergens være å foretrekke for å øke dekningsområdet og forbedre måleeffektiviteten.
Stråledivergens påvirkes også av miljøforhold. I komplekse miljøer med sterke reflekterende egenskaper (som industrielle produksjonslinjer eller bygningsskanning) kan spredningen av laserstrålen påvirke refleksjonen og mottakelsen av lys. I slike tilfeller kan en større stråledivergens bidra til å dekke et større område, øke styrken på det mottatte signalet og redusere miljøforstyrrelser. På den annen side, i klare, uhindrede miljøer, kan en mindre stråledivergens bidra til å fokusere målingen på målet, og dermed minimere feil.
3. Valg og design av stråledivergens
Stråledivergensen til en laseravstandsmålemodul bestemmes vanligvis av designet til lasersenderen. Ulike bruksscenarioer og krav resulterer i variasjoner i design av stråledivergens. Nedenfor er flere vanlige bruksscenarioer og tilhørende valg av stråledivergens:
- Høy presisjon og langdistansemåling:
For applikasjoner som krever både høy presisjon og lange måleavstander (som presise målinger, LiDAR og autonom kjøring), velges vanligvis en mindre stråledivergens. Dette sikrer at laserstrålen opprettholder en liten punktstørrelse over lengre avstander, noe som forbedrer både målenøyaktighet og rekkevidde. For eksempel, i autonom kjøring, holdes stråledivergensen til LiDAR-systemer vanligvis under 1° for å nøyaktig oppdage fjerne hindringer.
- Stor dekning med lavere presisjonskrav:
I scenarier der et større dekningsområde er nødvendig, men presisjon ikke er like kritisk (som robotlokalisering og miljøskanning), velges vanligvis en større stråledivergens. Dette lar laserstrålen dekke et bredere område, noe som forbedrer enhetens sensoregenskaper og gjør den egnet for rask skanning eller deteksjon av store områder.
- Innendørs kortdistansemåling:
For innendørs eller kortdistansemålinger kan en større stråledivergens bidra til å øke laserstrålens dekning, noe som reduserer målefeil på grunn av uriktige refleksjonsvinkler. I slike tilfeller kan en større stråledivergens sikre stabile måleresultater ved å øke punktstørrelsen.
4. Konklusjon
Stråledivergens er en av nøkkelfaktorene som påvirker ytelsen til laseravstandsmålingsmoduler. Den påvirker direkte målenøyaktighet, måleområde og valg av bruksscenarier. Riktig design av stråledivergens kan forbedre den generelle ytelsen til laseravstandsmålingsmodulen, og sikre dens stabilitet og effektivitet på tvers av ulike bruksområder. Etter hvert som laseravstandsmålingsteknologien fortsetter å utvikle seg, vil optimalisering av stråledivergens bli en viktig faktor for å utvide bruksområdet og målemulighetene til disse modulene.
Lumispot
Adresse: Bygning 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Xishan-distriktet Wuxi, 214000, Kina
Tlf: + 86-0510 87381808.
Mobil: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Publisert: 18. november 2024