Os módulos de medición de distancia láser son ferramentas de alta precisión amplamente empregadas en campos como a condución autónoma, os drons, a automatización industrial e a robótica. O principio de funcionamento destes módulos normalmente implica emitir un raio láser e medir a distancia entre o obxecto e o sensor recibindo a luz reflectida. Entre os diversos parámetros de rendemento dos módulos de medición de distancia láser, a diverxencia do raio é un factor crucial que afecta directamente á precisión da medición, ao rango de medición e á elección dos escenarios de aplicación.
1. Concepto básico da diverxencia do feixe
A diverxencia do feixe refírese ao ángulo no que o feixe láser aumenta en tamaño da sección transversal a medida que se afasta do emisor láser. En termos máis sinxelos, canto menor sexa a diverxencia do feixe, máis concentrado permanecerá o feixe láser durante a propagación; pola contra, canto maior sexa a diverxencia do feixe, máis ampla se espallará o feixe. En aplicacións prácticas, a diverxencia do feixe adoita expresarse en ángulos (graos ou milirradianos).
A diverxencia do raio láser determina canto se propaga a unha distancia determinada, o que á súa vez afecta o tamaño do punto no obxecto obxectivo. Se a diverxencia é demasiado grande, o raio cubrirá unha área maior a longas distancias, o que pode reducir a precisión da medición. Por outra banda, se a diverxencia é demasiado pequena, o raio pode enfocarse demasiado a longas distancias, o que dificulta a súa correcta reflexión ou mesmo impide a recepción do sinal reflectido. Polo tanto, a selección dunha diverxencia de raio axeitada é crucial para a precisión e o rango de aplicación dun módulo de medición de distancia láser.
2. Impacto da diverxencia do feixe no rendemento do módulo de medición de distancia láser
A diverxencia do feixe afecta directamente á precisión da medición do módulo de distancia láser. Unha diverxencia do feixe maior resulta nun tamaño de punto maior, o que pode levar a luz reflectida dispersa e medicións inexactas. A distancias máis longas, un tamaño de punto maior pode debilitar a luz reflectida, afectando á calidade do sinal recibido polo sensor, aumentando así os erros de medición. Pola contra, unha diverxencia do feixe máis pequena mantén o feixe láser enfocado a distancias máis longas, o que resulta nun tamaño de punto menor e, polo tanto, nunha maior precisión de medición. Para aplicacións que requiren alta precisión, como a dixitalización láser e a localización precisa, unha diverxencia do feixe máis pequena é xeralmente a opción preferida.
A diverxencia do feixe tamén está estreitamente relacionada co rango de medición. Para os módulos de distancia láser con gran diverxencia do feixe, o feixe láser estenderase rapidamente a longas distancias, debilitando o sinal reflectido e, en última instancia, limitando o rango de medición efectivo. Ademais, un tamaño de punto maior pode facer que a luz reflectida proceda de múltiples direccións, o que dificulta que o sensor reciba con precisión o sinal do obxectivo, o que á súa vez afecta os resultados da medición.
Por outra banda, unha diverxencia do feixe menor axuda a que o feixe láser permaneza concentrado, o que garante que a luz reflectida permaneza forte e, polo tanto, amplíe o rango de medición efectivo. Polo tanto, canto menor sexa a diverxencia do feixe dun módulo de medición de distancia láser, maior se estende normalmente o rango de medición efectivo.
A escolla da diverxencia do feixe tamén está estreitamente ligada ao escenario de aplicación do módulo de medición de distancia láser. Para escenarios que requiren medicións de longo alcance e alta precisión (como a detección de obstáculos na condución autónoma, LiDAR), normalmente escóllese un módulo cunha pequena diverxencia do feixe para garantir medicións precisas a longas distancias.
Para medicións a curta distancia, dixitalización ou algúns sistemas de automatización industrial, pode preferirse un módulo cunha maior diverxencia do feixe para aumentar a área de cobertura e mellorar a eficiencia da medición.
A diverxencia do feixe tamén se ve influenciada polas condicións ambientais. En contornas complexas con fortes características de reflexión (como liñas de produción industrial ou dixitalización de edificios), a dispersión do feixe láser pode afectar á reflexión e á recepción da luz. Neses casos, unha diverxencia do feixe maior pode axudar ao cubrir unha área maior, aumentar a intensidade do sinal recibido e reducir a interferencia ambiental. Por outra banda, en contornas claras e sen obstáculos, unha diverxencia do feixe menor pode axudar a enfocar a medición no obxectivo, minimizando así os erros.
3. Selección e deseño da diverxencia do feixe
A diverxencia do feixe dun módulo de medición de distancia láser adoita determinarse polo deseño do emisor láser. Os diferentes escenarios e requisitos de aplicación dan lugar a variacións no deseño da diverxencia do feixe. A continuación, móstranse varios escenarios de aplicación comúns e as súas opcións de diverxencia do feixe asociadas:
- Medición de alta precisión e longo alcance:
Para aplicacións que requiren alta precisión e longas distancias de medición (como medicións precisas, LiDAR e condución autónoma), xeralmente escóllese unha diverxencia do feixe menor. Isto garante que o feixe láser manteña un tamaño de punto pequeno en distancias máis longas, mellorando tanto a precisión como o alcance da medición. Por exemplo, na condución autónoma, a diverxencia do feixe dos sistemas LiDAR adoita manterse por debaixo de 1° para detectar con precisión obstáculos distantes.
- Ampla cobertura con menores requisitos de precisión:
En escenarios nos que se require unha área de cobertura maior, pero a precisión non é tan crítica (como a localización de robots e a exploración ambiental), normalmente escóllese unha diverxencia do feixe maior. Isto permite que o feixe láser cubra unha área máis ampla, mellorando as capacidades de detección do dispositivo e facéndoo axeitado para a exploración rápida ou a detección de áreas grandes.
- Medición de curta distancia en interiores:
Para medicións en interiores ou de curto alcance, unha maior diverxencia do feixe pode axudar a aumentar a cobertura do feixe láser, reducindo os erros de medición debidos a ángulos de reflexión inadecuados. Nestes casos, unha maior diverxencia do feixe pode garantir resultados de medición estables ao aumentar o tamaño do punto.
4. Conclusión
A diverxencia do feixe é un dos factores clave que afectan o rendemento dos módulos de medición de distancia láser. Inflúe directamente na precisión da medición, no rango de medición e na elección dos escenarios de aplicación. Un deseño axeitado da diverxencia do feixe pode mellorar o rendemento xeral do módulo de medición de distancia láser, garantindo a súa estabilidade e eficiencia en diversas aplicacións. A medida que a tecnoloxía de medición de distancia láser continúa evolucionando, a optimización da diverxencia do feixe converterase nun factor importante para ampliar o rango de aplicación e as capacidades de medición destes módulos.
Lumispot
Enderezo: Edificio 4 #, n.º 99 Furong 3rd Road, distrito de Xishan, Wuxi, 214000, China
Tel.: + 86-0510 87381808.
Móbil: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Data de publicación: 18 de novembro de 2024