Οι μονάδες μέτρησης απόστασης λέιζερ είναι εργαλεία υψηλής ακρίβειας που χρησιμοποιούνται ευρέως σε τομείς όπως αυτόνομη οδήγηση, αεροσκάφη, βιομηχανικός αυτοματισμός και ρομποτική. Η αρχή λειτουργίας αυτών των μονάδων συνήθως περιλαμβάνει την εκπομπή μιας δέσμης λέιζερ και τη μέτρηση της απόστασης μεταξύ του αντικειμένου και του αισθητήρα λαμβάνοντας το ανακλώμενο φως. Μεταξύ των διαφόρων παραμέτρων απόδοσης των μονάδων μέτρησης απόστασης λέιζερ, η απόκλιση δέσμης είναι ένας κρίσιμος παράγοντας που επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια της μέτρησης, την περιοχή μέτρησης και την επιλογή των σεναρίων εφαρμογής.
1. Βασική έννοια της απόκλισης δέσμης
Η απόκλιση δέσμης αναφέρεται στη γωνία με την οποία η δέσμη λέιζερ αυξάνεται σε μέγεθος εγκάρσιας τομής καθώς ταξιδεύει μακρύτερα από τον πομπό λέιζερ. Με απλούστερους όρους, όσο μικρότερη είναι η απόκλιση της δέσμης, τόσο πιο συγκεντρωμένη η δέσμη λέιζερ παραμένει κατά τη διάδοση. Αντίστροφα, όσο μεγαλύτερη είναι η απόκλιση της δέσμης, τόσο ευρύτερη εξαπλώνεται η δέσμη. Σε πρακτικές εφαρμογές, η απόκλιση της δέσμης εκφράζεται συνήθως σε γωνίες (βαθμοί ή χιλιραντιανούς).
Η απόκλιση της δέσμης λέιζερ καθορίζει πόσο εξαπλώνεται σε μια δεδομένη απόσταση, η οποία με τη σειρά του επηρεάζει το μέγεθος του σημείου στο αντικείμενο προορισμού. Εάν η απόκλιση είναι πολύ μεγάλη, η δέσμη θα καλύψει μια μεγαλύτερη περιοχή σε μεγάλες αποστάσεις, γεγονός που μπορεί να μειώσει την ακρίβεια μέτρησης. Από την άλλη πλευρά, εάν η απόκλιση είναι πολύ μικρή, η δέσμη μπορεί να γίνει υπερβολικά εστιασμένη σε μεγάλες αποστάσεις, καθιστώντας δύσκολη την αντανάκλαση σωστά ή ακόμα και την αποτροπή της παραλαβή του ανακλώμενου σήματος. Επομένως, η επιλογή μιας κατάλληλης απόκλισης δέσμης είναι ζωτικής σημασίας για την ακρίβεια και την περιοχή εφαρμογής μιας μονάδας μέτρησης απόστασης λέιζερ.
2. Αντίκτυπος της απόκλισης δέσμης στην απόδοση της μονάδας μέτρησης απόστασης λέιζερ
Η απόκλιση δέσμης επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια μέτρησης της μονάδας απόστασης λέιζερ. Μια μεγαλύτερη απόκλιση δέσμης έχει ως αποτέλεσμα ένα μεγαλύτερο μέγεθος σημείου, το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε διάσπαρτο ανακλώμενο φως και ανακριβείς μετρήσεις. Σε μεγαλύτερες αποστάσεις, ένα μεγαλύτερο μέγεθος σημείου μπορεί να αποδυναμώσει το ανακλώμενο φως, επηρεάζοντας την ποιότητα του σήματος που λαμβάνεται από τον αισθητήρα, αυξάνοντας έτσι τα σφάλματα μέτρησης. Αντίθετα, μια μικρότερη απόκλιση δέσμης διατηρεί τη δέσμη λέιζερ εστιασμένη σε μεγαλύτερες αποστάσεις, με αποτέλεσμα μικρότερο μέγεθος σημείου και επομένως υψηλότερη ακρίβεια μέτρησης. Για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ακρίβεια, όπως σάρωση με λέιζερ και ακριβή εντοπισμό, μια μικρότερη απόκλιση δέσμης είναι γενικά η προτιμώμενη επιλογή.
Η απόκλιση δέσμης συνδέεται επίσης στενά με το εύρος μέτρησης. Για τις μονάδες απόστασης λέιζερ με μεγάλη απόκλιση δέσμης, η δέσμη λέιζερ θα εξαπλωθεί γρήγορα σε μεγάλες αποστάσεις, θα αποδυναμώσει το ανακλώμενο σήμα και θα περιορίζει τελικά την αποτελεσματική περιοχή μέτρησης. Επιπλέον, ένα μεγαλύτερο μέγεθος σημείων μπορεί να προκαλέσει αντανακλασμένο φως από πολλαπλές κατευθύνσεις, καθιστώντας δύσκολο για τον αισθητήρα να λάβει με ακρίβεια το σήμα από το στόχο, το οποίο με τη σειρά του επηρεάζει τα αποτελέσματα της μέτρησης.
Από την άλλη πλευρά, μια μικρότερη απόκλιση δέσμης βοηθά τη δέσμη λέιζερ να παραμείνει συγκεντρωμένη, εξασφαλίζοντας ότι το ανακλώμενο φως παραμένει ισχυρό και επομένως επεκτείνει το αποτελεσματικό εύρος μέτρησης. Επομένως, όσο μικρότερη είναι η απόκλιση δέσμης μιας μονάδας μέτρησης απόστασης λέιζερ, τόσο περαιτέρω η αποτελεσματική περιοχή μέτρησης τυπικά επεκτείνεται.
Η επιλογή της απόκλισης δέσμης συνδέεται επίσης στενά με το σενάριο εφαρμογής της μονάδας μέτρησης απόστασης λέιζερ. Για σενάρια που απαιτούν μετρήσεις μεγάλης εμβέλειας και υψηλής ακρίβειας (όπως ανίχνευση εμποδίων στην αυτόνομη οδήγηση, LIDAR), επιλέγεται συνήθως μια μονάδα με μικρή απόκλιση δέσμης για να εξασφαλιστεί ακριβείς μετρήσεις σε μεγάλες αποστάσεις.
Για μετρήσεις μικρής απόστασης, σάρωση ή ορισμένα συστήματα βιομηχανικής αυτοματοποίησης, μπορεί να προτιμάται μια ενότητα με μεγαλύτερη απόκλιση δέσμης για την αύξηση της περιοχής κάλυψης και τη βελτίωση της απόδοσης της μέτρησης.
Η απόκλιση δέσμης επηρεάζεται επίσης από περιβαλλοντικές συνθήκες. Σε σύνθετα περιβάλλοντα με ισχυρά αντανακλαστικά χαρακτηριστικά (όπως οι βιομηχανικές γραμμές παραγωγής ή η σάρωση κτιρίου), η εξάπλωση της δέσμης λέιζερ μπορεί να επηρεάσει την αντανάκλαση και τη λήψη του φωτός. Σε τέτοιες περιπτώσεις, μια μεγαλύτερη απόκλιση δέσμης μπορεί να βοηθήσει καλύπτοντας μια μεγαλύτερη περιοχή, αυξάνοντας τη δύναμη του ληφθέντος σήματος και μειώνοντας τις περιβαλλοντικές παρεμβολές. Από την άλλη πλευρά, σε καθαρά, ανεμπόδιστα περιβάλλοντα, μια μικρότερη απόκλιση δέσμης μπορεί να βοηθήσει στην εστίαση της μέτρησης στο στόχο, ελαχιστοποιώντας έτσι τα σφάλματα.
3. Επιλογή και σχεδιασμός απόκλισης δέσμης
Η απόκλιση δέσμης μιας μονάδας μέτρησης απόστασης λέιζερ συνήθως προσδιορίζεται από το σχεδιασμό του εκπομπού λέιζερ. Διαφορετικά σενάρια και απαιτήσεις εφαρμογής οδηγούν σε παραλλαγές στο σχεδιασμό απόκλισης δέσμης. Παρακάτω είναι αρκετά κοινά σενάρια εφαρμογής και οι σχετικές επιλογές απόκλισης δέσμης τους:
- Μέτρηση υψηλής ακρίβειας και μεγάλης εμβέλειας:
Για εφαρμογές που απαιτούν τόσο μεγάλες αποστάσεις ακρίβειας όσο και μεγάλες αποστάσεις μέτρησης (όπως ακριβείς μετρήσεις, LIDAR και αυτόνομη οδήγηση), γενικά επιλέγεται μια μικρότερη απόκλιση δέσμης. Αυτό εξασφαλίζει ότι η δέσμη λέιζερ διατηρεί ένα μικρό μέγεθος σημείου σε μεγαλύτερες αποστάσεις, ενισχύοντας τόσο την ακρίβεια μέτρησης όσο και το εύρος. Για παράδειγμα, στην αυτόνομη οδήγηση, η απόκλιση δέσμης των συστημάτων LIDAR διατηρείται συνήθως κάτω από 1 ° για να ανιχνεύσει με ακρίβεια τα μακρινά εμπόδια.
- Μεγάλη κάλυψη με απαιτήσεις χαμηλότερης ακρίβειας:
Σε σενάρια όπου απαιτείται μεγαλύτερη περιοχή κάλυψης, αλλά η ακρίβεια δεν είναι τόσο κρίσιμη (όπως ο εντοπισμός ρομπότ και η περιβαλλοντική σάρωση), συνήθως επιλέγεται μια μεγαλύτερη απόκλιση δέσμης. Αυτό επιτρέπει στη δέσμη λέιζερ να καλύπτει μια ευρύτερη περιοχή, να ενισχύσει τις δυνατότητες ανίχνευσης της συσκευής και να την καθιστά κατάλληλη για γρήγορη ανίχνευση σάρωσης ή μεγάλης περιοχής.
- Μέτρηση εσωτερικών βραχείων αποστάσεων:
Για μετρήσεις εσωτερικής ή μικρής εμβέλειας, μια μεγαλύτερη απόκλιση δέσμης μπορεί να βοηθήσει στην αύξηση της κάλυψης της δέσμης λέιζερ, μειώνοντας τα σφάλματα μέτρησης λόγω των ακατάλληλων γωνιών αντανάκλασης. Σε τέτοιες περιπτώσεις, μια μεγαλύτερη απόκλιση δέσμης μπορεί να εξασφαλίσει σταθερά αποτελέσματα μέτρησης αυξάνοντας το μέγεθος του σημείου.
4. Συμπέρασμα
Η απόκλιση δέσμης είναι ένας από τους βασικούς παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση των μονάδων μέτρησης απόστασης λέιζερ. Επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια μέτρησης, το εύρος μέτρησης και την επιλογή των σεναρίων εφαρμογής. Ο σωστός σχεδιασμός της απόκλισης δέσμης μπορεί να ενισχύσει τη συνολική απόδοση της μονάδας μέτρησης απόστασης λέιζερ, εξασφαλίζοντας τη σταθερότητα και την αποτελεσματικότητά της σε διάφορες εφαρμογές. Καθώς η τεχνολογία μέτρησης απόστασης με λέιζερ συνεχίζει να εξελίσσεται, η βελτιστοποίηση της απόκλισης της δέσμης θα αποτελέσει σημαντικό παράγοντα για την επέκταση του εύρους εφαρμογής και των δυνατοτήτων μέτρησης αυτών των μονάδων.
Φουντουπότη
Διεύθυνση: Κτίριο 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Κίνα
Τηλ: + 86-0510 87381808.
Κινητό: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Χρόνος δημοσίευσης: Νοέμβριος-18-2024