واگرایی پرتو ماژول های اندازه گیری فاصله لیزر و تأثیر آن بر عملکرد اندازه گیری

ماژول های اندازه گیری فاصله لیزر ابزاری با دقت بالا هستند که به طور گسترده در زمینه هایی مانند رانندگی خودمختار ، هواپیماهای بدون سرنشین ، اتوماسیون صنعتی و روباتیک مورد استفاده قرار می گیرند. اصل کار این ماژول ها به طور معمول شامل انتشار پرتو لیزر و اندازه گیری فاصله بین جسم و سنسور با دریافت نور منعکس شده است. در میان پارامترهای مختلف عملکرد ماژول های اندازه گیری فاصله لیزر ، واگرایی پرتو یک عامل مهم است که به طور مستقیم بر دقت اندازه گیری ، دامنه اندازه گیری و انتخاب سناریوهای کاربردی تأثیر می گذارد.

1. مفهوم اساسی واگرایی پرتو

واگرایی پرتو به زاویه ای اشاره دارد که در آن پرتو لیزر در اندازه مقطعی افزایش می یابد زیرا از طریق لیزر دورتر حرکت می کند. به عبارت ساده تر ، هرچه واگرایی پرتو کوچکتر باشد ، پرتو لیزر در طول انتشار بیشتر متمرکز می شود. برعکس ، هرچه واگرایی پرتو بزرگتر باشد ، پرتو گسترده تر می شود. در کاربردهای عملی ، واگرایی پرتو معمولاً در زاویه ها (درجه یا میلیرادی ها) بیان می شود.

واگرایی پرتو لیزر تعیین می کند که چقدر در فاصله مشخصی پخش می شود ، که به نوبه خود بر اندازه نقطه در شی هدف تأثیر می گذارد. اگر واگرایی خیلی بزرگ باشد ، پرتو یک منطقه بزرگتر را در مسافت های طولانی پوشش می دهد که می تواند دقت اندازه گیری را کاهش دهد. از طرف دیگر ، اگر واگرایی خیلی کوچک باشد ، ممکن است پرتو در مسافت های طولانی بیش از حد متمرکز شود ، و بازتاب صحیح یا حتی جلوگیری از دریافت سیگنال منعکس شده را دشوار می کند. بنابراین ، انتخاب واگرایی پرتو مناسب برای دقت و دامنه کاربرد ماژول اندازه گیری فاصله لیزر بسیار مهم است.

2. تأثیر واگرایی پرتو بر عملکرد ماژول اندازه گیری فاصله لیزر

واگرایی پرتو به طور مستقیم بر دقت اندازه گیری ماژول فاصله لیزر تأثیر می گذارد. واگرایی پرتو بزرگتر منجر به اندازه نقطه بزرگتر می شود ، که می تواند منجر به اندازه گیری نور و اندازه گیری نادرست پراکنده شود. در مسافت های طولانی تر ، اندازه نقطه بزرگتر می تواند نور منعکس شده را تضعیف کند و بر کیفیت سیگنال دریافت شده توسط سنسور تأثیر بگذارد ، بنابراین خطاهای اندازه گیری را افزایش می دهد. در مقابل ، واگرایی پرتو کوچکتر ، پرتو لیزر را در مسافت های طولانی تر متمرکز می کند ، در نتیجه اندازه نقطه کوچکتر و در نتیجه دقت اندازه گیری بالاتر. برای برنامه هایی که نیاز به دقت بالایی دارند ، مانند اسکن لیزر و بومی سازی دقیق ، واگرایی پرتو کوچکتر به طور کلی انتخاب ارجح است.

واگرایی پرتو نیز با دامنه اندازه گیری ارتباط نزدیکی دارد. برای ماژول های فاصله لیزر با واگرایی پرتو بزرگ ، پرتو لیزر به سرعت در مسافت های طولانی گسترش می یابد ، سیگنال منعکس شده را تضعیف می کند و در نهایت محدوده اندازه گیری مؤثر را محدود می کند. علاوه بر این ، اندازه نقطه بزرگتر می تواند باعث شود نور منعکس شده از چندین جهت حاصل شود ، و این باعث می شود که سنسور به طور دقیق سیگنال را از هدف دریافت کند ، که به نوبه خود بر نتایج اندازه گیری تأثیر می گذارد.

از طرف دیگر ، واگرایی پرتو کوچکتر به پرتو لیزر کمک می کند تا متمرکز بماند ، و اطمینان حاصل می کند که نور منعکس شده قوی باقی می ماند و در نتیجه دامنه اندازه گیری مؤثر را گسترش می دهد. بنابراین ، هرچه پرتو از ماژول اندازه گیری فاصله لیزر کوچکتر باشد ، هرچه محدوده اندازه گیری مؤثر به طور معمول گسترش یابد.

انتخاب واگرایی پرتو نیز از نزدیک با سناریوی کاربرد ماژول اندازه گیری فاصله لیزر گره خورده است. برای سناریوهایی که نیاز به اندازه گیری های دوربرد و با دقت بالا دارند (مانند تشخیص مانع در رانندگی خودمختار ، LIDAR) ، یک ماژول با واگرایی پرتو کوچک به طور معمول برای اطمینان از اندازه گیری های دقیق در مسافت های طولانی انتخاب می شود.

برای اندازه گیری های کوتاه ، اسکن یا برخی از سیستم های اتوماسیون صنعتی ، یک ماژول با واگرایی پرتو بزرگتر ممکن است برای افزایش سطح پوشش و بهبود راندمان اندازه گیری ترجیح داده شود.

واگرایی پرتو نیز تحت تأثیر شرایط محیطی است. در محیط های پیچیده با خصوصیات بازتاب قوی (مانند خطوط تولید صنعتی یا اسکن ساختمان) ، گسترش پرتو لیزر ممکن است بر بازتاب و پذیرش نور تأثیر بگذارد. در چنین مواردی ، واگرایی پرتو بزرگتر می تواند با پوشاندن یک منطقه بزرگتر ، افزایش استحکام سیگنال دریافت شده و کاهش تداخل محیطی کمک کند. از طرف دیگر ، در محیط های واضح و بدون مانع ، واگرایی پرتو کوچکتر می تواند به تمرکز اندازه گیری بر روی هدف کمک کند ، بنابراین خطاها را به حداقل می رساند.

3. انتخاب و طراحی واگرایی پرتو

واگرایی پرتو یک ماژول اندازه گیری فاصله لیزر به طور معمول با طراحی انتشار لیزر تعیین می شود. سناریوهای مختلف برنامه و الزامات منجر به تغییر در طراحی واگرایی پرتو می شود. در زیر چندین سناریوی برنامه مشترک و گزینه های واگرایی پرتو مرتبط با آنها:

• اندازه گیری با دقت بالا و دوربرد:

برای برنامه های کاربردی که به مسافت های با دقت بالا و اندازه گیری طولانی نیاز دارند (مانند اندازه گیری دقیق ، LIDAR و رانندگی خودمختار) ، واگرایی پرتو کوچکتر به طور کلی انتخاب می شود. این تضمین می کند که پرتو لیزر در مسافت های طولانی تر اندازه نقطه کوچک را حفظ کرده و هم دقت اندازه گیری و هم دامنه را افزایش می دهد. به عنوان مثال ، در رانندگی خودمختار ، واگرایی پرتو سیستم های LIDAR به طور معمول زیر 1 درجه نگه داشته می شود تا موانع دور را به طور دقیق تشخیص دهد.

• پوشش بزرگ با شرایط دقیق کمتری:

در سناریوهایی که یک منطقه پوشش بزرگتر مورد نیاز است ، اما دقت آن به همان اندازه مهم نیست (مانند بومی سازی ربات و اسکن محیطی) ، واگرایی پرتو بزرگتر به طور معمول انتخاب می شود. این امر به پرتو لیزر اجازه می دهد تا یک منطقه وسیع تر را پوشش دهد ، قابلیت سنجش دستگاه را تقویت کرده و آن را برای اسکن سریع یا تشخیص منطقه بزرگ مناسب کند.

• اندازه گیری مسافت کوتاه داخلی:

برای اندازه گیری های داخلی یا برد کوتاه ، واگرایی پرتو بزرگتر می تواند به افزایش پوشش پرتو لیزر کمک کند و خطاهای اندازه گیری را به دلیل زاویه بازتاب نادرست کاهش می دهد. در چنین مواردی ، واگرایی پرتو بزرگتر می تواند با افزایش اندازه نقطه ، نتایج اندازه گیری پایدار را تضمین کند.

4. نتیجه گیری

واگرایی پرتو یکی از عوامل اصلی مؤثر بر عملکرد ماژول های اندازه گیری فاصله لیزر است. این مستقیماً بر دقت اندازه گیری ، دامنه اندازه گیری و انتخاب سناریوهای برنامه تأثیر می گذارد. طراحی مناسب واگرایی پرتو می تواند عملکرد کلی ماژول اندازه گیری فاصله لیزر را افزایش داده و از ثبات و کارآیی آن در کاربردهای مختلف اطمینان حاصل کند. از آنجا که فناوری اندازه گیری فاصله لیزر در حال تکامل است ، بهینه سازی واگرایی پرتو به یک عامل مهم در گسترش دامنه کاربرد و قابلیت های اندازه گیری این ماژول ها تبدیل می شود.

لومپوت

آدرس: ساختمان 4 #، شماره 99 Furong 3rd Road ، Xishan Dist. Wuxi ، 214000 ، چین

تلفن: + 86-0510 87381808.

موبایل: + 86-15072320922

Email: sales@lumispot.cn