Laseravståndsmätningsmoduler är högprecisionsverktyg som är allmänt används i fält som autonom körning, drönare, industriell automatisering och robotik. Arbetsprincipen för dessa moduler innebär vanligtvis att avge en laserstråle och mäta avståndet mellan objektet och sensorn genom att ta emot det reflekterade ljuset. Bland de olika prestandaparametrarna för laseravståndsmätningsmoduler är stråldivergens en avgörande faktor som direkt påverkar mätnoggrannheten, mätområdet och valet av applikationsscenarier.
1. Grundläggande begrepp av stråldivergens
Strålavvikelse hänvisar till vinkeln vid vilken laserstrålen ökar i tvärsnittsstorlek när den reser längre från laserutsläppen. I enklare termer, ju mindre stråldivergens, desto mer koncentrerad är laserstrålen kvar under förökningen; Omvänt, ju större stråldivergens, desto bredare sprider strålen. I praktiska tillämpningar uttrycks strålavvikelsen vanligtvis i vinklar (grader eller Milliradians).
Divergensen hos laserstrålen bestämmer hur mycket den sprider sig över ett givet avstånd, vilket i sin tur påverkar spotstorleken på målobjektet. Om divergensen är för stor kommer strålen att täcka ett större område på långa avstånd, vilket kan minska mätnoggrannheten. Å andra sidan, om divergensen är för liten, kan strålen bli för fokuserad på långa avstånd, vilket gör det svårt att återspegla ordentligt eller till och med förhindra mottagandet av den reflekterade signalen. Därför är att välja en lämplig strålavvikelse avgörande för noggrannhet och applikationsintervall för en laseravståndsmätningsmodul.
2. Påverkan av stråldivergens på laseravståndsmätningsmodulprestanda
Stråldivergens påverkar direkt mätnoggrannheten för laseravståndsmodulen. En större stråldivergens resulterar i en större fläckstorlek, vilket kan leda till spridda reflekterade ljus och felaktiga mätningar. På längre avstånd kan en större spotstorlek försvaga det reflekterade ljuset, vilket påverkar signalkvaliteten som sensorn får, vilket ökar mätfelen. Däremot håller en mindre stråldivergens laserstrålen fokuserad över längre avstånd, vilket resulterar i en mindre spotstorlek och därmed högre mätnoggrannhet. För applikationer som kräver hög precision, såsom laserskanning och exakt lokalisering, är en mindre strålavvikelse i allmänhet det föredragna valet.
Strålavvikelse är också nära besläktad med mätområdet. För laseravståndsmoduler med stor stråldivergens kommer laserstrålen att spridas snabbt över långa avstånd, försvagar den reflekterade signalen och i slutändan begränsar det effektiva mätområdet. Dessutom kan en större fläckstorlek orsaka reflekterat ljus från flera riktningar, vilket gör det svårt för sensorn att exakt ta emot signalen från målet, vilket i sin tur påverkar mätresultaten.
Å andra sidan hjälper en mindre stråldivergens laserstrålen att förbli koncentrerad, vilket säkerställer att det reflekterade ljuset förblir starkt och därmed utvidgar det effektiva mätområdet. Därför, ju mindre stråldivergensen för en laseravståndsmätningsmodul, desto längre sträcker sig det effektiva mätområdet vanligtvis.
Valet av strålavvikelse är också nära bunden till applikationsscenariot för laseravståndsmätningsmodulen. För scenarier som kräver långväga mätningar och högprecisionsmätningar (såsom hinderdetektering vid autonom körning, LIDAR) väljs en modul med en liten strålavvikelse vanligtvis för att säkerställa exakta mätningar på långa avstånd.
För kortdistansmätningar, skanning eller vissa industriella automatiseringssystem kan en modul med en större stråldivergens föredras för att öka täckningsområdet och förbättra mäteffektiviteten.
Strålavvikelse påverkas också av miljöförhållanden. I komplexa miljöer med starka reflekterande egenskaper (såsom industriell produktionslinjer eller byggnadsskanning) kan spridningen av laserstrålen påverka reflektionen och mottagandet av ljus. I sådana fall kan en större strålavvikelse hjälpa till genom att täcka ett större område, öka styrkan hos den mottagna signalen och minska miljöinterferensen. Å andra sidan, i tydliga, obegränsade miljöer, kan en mindre strålavvikelse hjälpa till att fokusera mätningen på målet och därmed minimera fel.
3. Val och design av stråldivergens
Strålavvikelsen för en laseravståndsmätningsmodul bestäms vanligtvis av utformningen av laserutsläpp. Olika applikationsscenarier och krav resulterar i variationer i stråldivergensdesign. Nedan följer flera vanliga applikationsscenarier och deras tillhörande val av strålavvikelse:
- Mätning av hög precision och långväga:
För applikationer som kräver både hög precision och långa mätningsavstånd (såsom exakta mätningar, lidar och autonom körning) väljs en mindre stråldivergens i allmänhet. Detta säkerställer att laserstrålen upprätthåller en liten fläckstorlek över längre avstånd, vilket förbättrar både mätnoggrannhet och intervall. Till exempel, vid autonom körning, hålls vanligtvis stråldivergensen hos lidarsystem under 1 ° för att exakt upptäcka avlägsna hinder.
- Stor täckning med lägre precisionskrav:
I scenarier där ett större täckningsområde krävs, men precision är inte lika kritisk (som robotlokalisering och miljöskanning) väljs vanligtvis en större strålavvikelse. Detta gör att laserstrålen kan täcka ett bredare område, förbättra enhetens avkänningskapacitet och göra den lämplig för snabb skanning eller detektering av stor yta.
- Inomhus kortdistansmätning:
För inomhus- eller kortdistansmätningar kan en större strålavvikelse bidra till att öka laserstrålens täckning, vilket minskar mätfel på grund av felaktiga reflektionsvinklar. I sådana fall kan en större stråldivergens säkerställa stabila mätresultat genom att öka spotstorleken.
4. Slutsats
Stråle divergens är en av de viktigaste faktorerna som påverkar prestandan för laseravståndsmätningsmoduler. Det påverkar direkt mätnoggrannheten, mätområdet och valet av applikationsscenarier. Korrekt utformning av stråldivergens kan förbättra den totala prestandan för laseravståndsmätningsmodulen, vilket säkerställer dess stabilitet och effektivitet i olika applikationer. När laseravståndsmätningstekniken fortsätter att utvecklas kommer optimering av stråldivergens att bli en viktig faktor för att utöka applikationsområdet och mätfunktionerna för dessa moduler.
Lumispot
Adress: Building 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Kina
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobil: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Inläggstid: november-18-2024