Bài viết này cung cấp một cái nhìn toàn diện về công nghệ đo khoảng cách bằng laser, theo dõi quá trình phát triển lịch sử của nó, làm rõ các nguyên tắc cốt lõi và nêu bật các ứng dụng đa dạng của nó. Dành cho các kỹ sư laser, các nhóm nghiên cứu và phát triển, và giới học thuật quang học, bài viết này kết hợp bối cảnh lịch sử và hiểu biết hiện đại.
Nguồn gốc và sự phát triển của công nghệ đo khoảng cách bằng laser
Ra đời vào đầu những năm 1960, các thiết bị đo khoảng cách bằng laser đầu tiên chủ yếu được phát triển cho mục đích quân sự.1Qua nhiều năm, công nghệ này đã phát triển và mở rộng phạm vi ứng dụng sang nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm xây dựng, địa hình, hàng không vũ trụ [2và hơn thế nữa.
Công nghệ laserĐây là một kỹ thuật đo lường công nghiệp không tiếp xúc, mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp đo khoảng cách truyền thống dựa trên tiếp xúc:
- Loại bỏ sự cần thiết phải tiếp xúc vật lý với bề mặt đo, ngăn ngừa các biến dạng có thể dẫn đến sai số đo.
- Giảm thiểu sự hao mòn trên bề mặt đo vì không có sự tiếp xúc vật lý trong quá trình đo.
- Thích hợp sử dụng trong các môi trường đặc biệt, nơi các dụng cụ đo lường thông thường không khả thi.
Nguyên lý đo khoảng cách bằng laser:
- Đo khoảng cách bằng laser sử dụng ba phương pháp chính: đo khoảng cách bằng xung laser, đo khoảng cách bằng pha laser và đo khoảng cách bằng phương pháp tam giác laser.
- Mỗi phương pháp đều gắn liền với các phạm vi đo và mức độ chính xác thường được sử dụng cụ thể.
01
Đo khoảng cách bằng xung laser:
Chủ yếu được sử dụng để đo khoảng cách xa, thường vượt quá mức ki-lô-mét, với độ chính xác thấp hơn, thường ở mức mét.
02
Đo khoảng cách bằng pha laser:
Lý tưởng cho các phép đo ở khoảng cách trung bình đến xa, thường được sử dụng trong phạm vi từ 50 mét đến 150 mét.
03
Phương pháp tam giác hóa bằng laser:
Chủ yếu được sử dụng để đo ở khoảng cách ngắn, thường trong phạm vi 2 mét, cho độ chính xác cao ở mức micromet, mặc dù phạm vi đo bị hạn chế.
Ứng dụng và Ưu điểm
Công nghệ đo khoảng cách bằng laser đã tìm được chỗ đứng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau:
Sự thi côngCác công tác đo đạc hiện trường, lập bản đồ địa hình và phân tích cấu trúc bao gồm: đo đạc hiện trường, lập bản đồ địa hình và phân tích cấu trúc.
Ô tôNâng cao hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS).
Hàng không vũ trụLập bản đồ địa hình và phát hiện chướng ngại vật.
Khai thác mỏĐánh giá độ sâu đường hầm và thăm dò khoáng sản.
Lâm nghiệpTính toán chiều cao cây và phân tích mật độ rừng.
Chế tạoĐộ chính xác trong việc căn chỉnh máy móc và thiết bị.
Công nghệ này mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống, bao gồm đo lường không tiếp xúc, giảm hao mòn và tính linh hoạt vượt trội.
Các giải pháp của Lumispot Tech trong lĩnh vực đo khoảng cách bằng laser.
Laser thủy tinh pha tạp Erbium (Laser thủy tinh Er)
Của chúng tôiLaser thủy tinh pha tạp Erbium, được biết đến với tên gọi 1535nmAn toàn cho mắtLaser thủy tinh Er, vượt trội trong các thiết bị đo khoảng cách an toàn cho mắt. Nó cung cấp hiệu suất đáng tin cậy, tiết kiệm chi phí, phát ra ánh sáng được hấp thụ bởi giác mạc và cấu trúc tinh thể của mắt, đảm bảo an toàn cho võng mạc. Trong đo khoảng cách bằng laser và LIDAR, đặc biệt là trong môi trường ngoài trời yêu cầu truyền ánh sáng tầm xa, laser DPSS này là rất cần thiết. Không giống như các sản phẩm trước đây, nó loại bỏ nguy cơ gây hại cho mắt và gây mù. Laser của chúng tôi sử dụng thủy tinh phosphat Er:Yb pha tạp và chất bán dẫn.nguồn bơm laserĐể tạo ra bước sóng 1,5 µm, nó rất phù hợp cho việc đo khoảng cách và liên lạc.
Đo khoảng cách bằng laser, đặc biệt làĐo khoảng cách bằng phương pháp thời gian bay (TOF).TOF (Time-of-Floor) là một phương pháp được sử dụng để xác định khoảng cách giữa nguồn laser và mục tiêu. Nguyên lý này được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ đo khoảng cách đơn giản đến lập bản đồ 3D phức tạp. Hãy cùng tạo một sơ đồ để minh họa nguyên lý đo khoảng cách bằng laser TOF.
Các bước cơ bản trong đo khoảng cách bằng laser TOF là:
Phát ra xung laserThiết bị laser phát ra một xung ánh sáng ngắn.
Di chuyển đến TargetTia laser truyền qua không khí đến mục tiêu.
Phản hồi từ mục tiêuXung điện chạm vào mục tiêu và phản xạ trở lại.
Trở lại nguồn:Xung phản xạ sẽ quay trở lại thiết bị laser.
Phát hiện:Thiết bị laser phát hiện xung laser phản hồi.
Đo thời gian:Thời gian cần thiết cho một chu kỳ truyền tín hiệu khứ hồi được đo.
Tính toán khoảng cách:Khoảng cách đến mục tiêu được tính toán dựa trên tốc độ ánh sáng và thời gian đo được.
Năm nay, Lumispot Tech đã cho ra mắt một sản phẩm hoàn toàn phù hợp để ứng dụng trong lĩnh vực phát hiện TOF LIDAR, một sản phẩm...Nguồn sáng LiDAR 8 trong 1Nhấp vào đây để tìm hiểu thêm nếu bạn quan tâm.
Mô-đun đo khoảng cách bằng laser
Dòng sản phẩm này chủ yếu tập trung vào mô-đun đo khoảng cách bằng laser an toàn cho mắt người, được phát triển dựa trên...Laser thủy tinh pha tạp erbium 1535nmVàMô-đun đo khoảng cách 1570nm 20kmCác sản phẩm này được phân loại là sản phẩm đạt tiêu chuẩn an toàn mắt Loại 1. Trong dòng sản phẩm này, bạn sẽ tìm thấy các linh kiện máy đo khoảng cách laser từ 2,5km đến 20km với kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, khả năng chống nhiễu vượt trội và khả năng sản xuất hàng loạt hiệu quả. Chúng rất đa năng, được ứng dụng trong đo khoảng cách laser, công nghệ LIDAR và hệ thống truyền thông.
Máy đo khoảng cách laser tích hợp
Máy đo khoảng cách cầm tay quân sựCác sản phẩm thuộc dòng LumiSpot Tech được phát triển rất hiệu quả, thân thiện với người dùng và an toàn, sử dụng bước sóng an toàn cho mắt để hoạt động không gây hại. Những thiết bị này cung cấp khả năng hiển thị dữ liệu thời gian thực, giám sát nguồn điện và truyền dữ liệu, tích hợp các chức năng thiết yếu trong một công cụ duy nhất. Thiết kế công thái học hỗ trợ cả sử dụng một tay và hai tay, mang lại sự thoải mái khi sử dụng. Những máy đo khoảng cách này kết hợp tính thực tiễn và công nghệ tiên tiến, đảm bảo một giải pháp đo lường đơn giản và đáng tin cậy.
Tại sao nên chọn chúng tôi?
Cam kết về chất lượng vượt trội được thể hiện rõ trong từng sản phẩm chúng tôi cung cấp. Chúng tôi hiểu rõ những đặc thù của ngành và đã điều chỉnh sản phẩm của mình để đáp ứng các tiêu chuẩn cao nhất về chất lượng và hiệu suất. Sự chú trọng vào sự hài lòng của khách hàng, kết hợp với chuyên môn kỹ thuật, đã giúp chúng tôi trở thành lựa chọn hàng đầu cho các chuyên gia đang tìm kiếm giải pháp đo khoảng cách bằng laser đáng tin cậy.
Thẩm quyền giải quyết
- Smith, A. (1985). Lịch sử của máy đo khoảng cách bằng laser. Tạp chí Kỹ thuật Quang học.
- Johnson, B. (1992). Ứng dụng của phép đo khoảng cách bằng laser. Optics Today.
- Lee, C. (2001). Nguyên lý đo khoảng cách bằng xung laser. Nghiên cứu quang tử.
- Kumar, R. (2003). Hiểu về đo khoảng cách pha bằng laser. Tạp chí Ứng dụng Laser.
- Martinez, L. (1998). Tam giác laser: Cơ bản và ứng dụng. Tạp chí Kỹ thuật Quang học.
- Lumispot Tech. (2022). Danh mục sản phẩm. Ấn phẩm của Lumispot Tech.
- Zhao, Y. (2020). Tương lai của đo khoảng cách bằng laser: Tích hợp trí tuệ nhân tạo. Tạp chí Quang học Hiện đại.
Cần tư vấn miễn phí?
Hãy xem xét ứng dụng, yêu cầu về phạm vi, độ chính xác, độ bền và bất kỳ tính năng bổ sung nào như khả năng chống thấm nước hoặc khả năng tích hợp. Việc so sánh đánh giá và giá cả của các mẫu khác nhau cũng rất quan trọng.
[Đọc thêm:Phương pháp cụ thể để chọn mô-đun máy đo khoảng cách laser bạn cần]
Thiết bị này yêu cầu bảo trì tối thiểu, chẳng hạn như giữ cho ống kính sạch sẽ và bảo vệ thiết bị khỏi va đập và điều kiện khắc nghiệt. Việc thay pin hoặc sạc pin định kỳ cũng là cần thiết.
Đúng vậy, nhiều mô-đun đo khoảng cách được thiết kế để tích hợp vào các thiết bị khác như máy bay không người lái, súng trường, ống nhòm đo khoảng cách quân sự, v.v., giúp tăng cường chức năng của chúng với khả năng đo khoảng cách chính xác.
Vâng, Lumispot Tech là nhà sản xuất mô-đun đo khoảng cách laser, các thông số có thể được tùy chỉnh theo nhu cầu, hoặc bạn có thể chọn các thông số tiêu chuẩn của sản phẩm mô-đun đo khoảng cách của chúng tôi. Để biết thêm thông tin hoặc có thắc mắc, vui lòng liên hệ với đội ngũ bán hàng của chúng tôi.
Hầu hết các mô-đun laser trong dòng sản phẩm đo khoảng cách của chúng tôi được thiết kế nhỏ gọn và nhẹ, đặc biệt là dòng L905 và L1535, với phạm vi đo từ 1km đến 12km. Đối với loại nhỏ nhất, chúng tôi khuyên dùng...LSP-LRS-0310FNó chỉ nặng 33g với khả năng hoạt động trong phạm vi 3km.
Hiện nay, laser đã trở thành công cụ then chốt trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là an ninh và giám sát. Độ chính xác, khả năng điều khiển và tính linh hoạt của chúng khiến chúng trở nên không thể thiếu trong việc bảo vệ cộng đồng và cơ sở hạ tầng của chúng ta.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào các ứng dụng đa dạng của công nghệ laser trong lĩnh vực an ninh, bảo vệ, giám sát và phòng cháy chữa cháy. Mục tiêu của bài thảo luận này là cung cấp sự hiểu biết toàn diện về vai trò của laser trong các hệ thống an ninh hiện đại, đưa ra những hiểu biết sâu sắc về cả những ứng dụng hiện tại và tiềm năng phát triển trong tương lai.
⏩Để tìm hiểu các giải pháp kiểm tra đường sắt và năng lượng mặt trời, vui lòng nhấp vào đây.
Ứng dụng laser trong các trường hợp an ninh và quốc phòng
Hệ thống phát hiện xâm nhập
Các máy quét laser không tiếp xúc này quét môi trường theo hai chiều, phát hiện chuyển động bằng cách đo thời gian tia laser xung phản xạ trở lại nguồn. Công nghệ này tạo ra bản đồ đường đồng mức của khu vực, cho phép hệ thống nhận diện các vật thể mới trong tầm nhìn của nó bằng những thay đổi trong môi trường được lập trình. Điều này cho phép đánh giá kích thước, hình dạng và hướng của các mục tiêu di chuyển, phát ra cảnh báo khi cần thiết. (Hosmer, 2004).
⏩ Bài viết liên quan:Hệ thống phát hiện xâm nhập bằng laser mới: Bước tiến thông minh trong bảo mật.
Hệ thống giám sát
Trong giám sát video, công nghệ laser hỗ trợ theo dõi tầm nhìn ban đêm. Ví dụ, hình ảnh có cổng laser cận hồng ngoại có thể triệt tiêu hiệu quả hiện tượng tán xạ ngược ánh sáng, giúp tăng đáng kể khoảng cách quan sát của hệ thống hình ảnh quang điện trong điều kiện thời tiết xấu, cả ngày lẫn đêm. Các nút chức năng bên ngoài của hệ thống điều khiển khoảng cách cổng, độ rộng xung nhịp và độ rõ nét của hình ảnh, cải thiện phạm vi giám sát. (Wang, 2016).
Giám sát giao thông
Máy đo tốc độ bằng laser đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát giao thông, sử dụng công nghệ laser để đo tốc độ xe. Các thiết bị này được lực lượng thực thi pháp luật ưa chuộng vì độ chính xác và khả năng nhắm mục tiêu vào từng phương tiện riêng lẻ trong điều kiện giao thông đông đúc.
Giám sát không gian công cộng
Công nghệ laser cũng đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và giám sát đám đông tại các không gian công cộng. Máy quét laser và các công nghệ liên quan giúp giám sát hiệu quả sự di chuyển của đám đông, tăng cường an ninh công cộng.
Ứng dụng phát hiện cháy
Trong các hệ thống cảnh báo cháy, cảm biến laser đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện cháy sớm, nhanh chóng nhận diện các dấu hiệu của đám cháy, chẳng hạn như khói hoặc sự thay đổi nhiệt độ, để kích hoạt báo động kịp thời. Hơn nữa, công nghệ laser vô cùng hữu ích trong việc giám sát và thu thập dữ liệu tại hiện trường vụ cháy, cung cấp thông tin thiết yếu cho công tác chữa cháy.
Ứng dụng đặc biệt: Máy bay không người lái và công nghệ laser
Việc sử dụng máy bay không người lái (UAV) trong lĩnh vực an ninh đang ngày càng tăng, với công nghệ laser giúp tăng cường đáng kể khả năng giám sát và bảo mật của chúng. Các hệ thống này, dựa trên mảng cảm biến tiêu điểm (FPA) Avalanche Photodiode (APD) thế hệ mới và kết hợp với khả năng xử lý hình ảnh hiệu suất cao, đã cải thiện đáng kể hiệu quả giám sát.
Laser xanh và mô-đun đo khoảng cáchtrong Quốc phòng
Trong số các loại laser khác nhau,tia laser ánh sáng xanhCác laser, thường hoạt động trong dải bước sóng từ 520 đến 540 nanomet, nổi bật nhờ độ hiển thị và độ chính xác cao. Những laser này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng yêu cầu đánh dấu hoặc hiển thị chính xác. Ngoài ra, các mô-đun đo khoảng cách bằng laser, sử dụng sự truyền thẳng và độ chính xác cao của laser, đo khoảng cách bằng cách tính toán thời gian cần thiết để chùm tia laser truyền từ bộ phát đến bộ phản xạ và quay trở lại. Công nghệ này rất quan trọng trong các hệ thống đo lường và định vị.
Sự phát triển của công nghệ laser trong lĩnh vực an ninh
Kể từ khi được phát minh vào giữa thế kỷ 20, công nghệ laser đã trải qua quá trình phát triển đáng kể. Ban đầu là một công cụ thí nghiệm khoa học, laser đã trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực, bao gồm công nghiệp, y học, truyền thông và an ninh. Trong lĩnh vực an ninh, các ứng dụng laser đã phát triển từ các hệ thống giám sát và báo động cơ bản đến các hệ thống đa chức năng phức tạp. Chúng bao gồm phát hiện xâm nhập, giám sát video, giám sát giao thông và hệ thống cảnh báo cháy.
Những đổi mới trong tương lai của công nghệ laser
Tương lai của công nghệ laser trong lĩnh vực an ninh có thể chứng kiến những đột phá mang tính cách mạng, đặc biệt là với sự tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI). Các thuật toán AI phân tích dữ liệu quét laser có thể xác định và dự đoán các mối đe dọa an ninh chính xác hơn, nâng cao hiệu quả và thời gian phản hồi của hệ thống an ninh. Hơn nữa, khi công nghệ Internet vạn vật (IoT) phát triển, sự kết hợp giữa công nghệ laser với các thiết bị kết nối mạng có khả năng dẫn đến các hệ thống an ninh thông minh hơn và tự động hơn, có khả năng giám sát và phản hồi theo thời gian thực.
Những cải tiến này không chỉ được kỳ vọng sẽ nâng cao hiệu suất của các hệ thống an ninh mà còn thay đổi cách tiếp cận của chúng ta đối với an toàn và giám sát, làm cho nó thông minh hơn, hiệu quả hơn và dễ thích ứng hơn. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, việc ứng dụng laser trong an ninh dự kiến sẽ mở rộng, mang lại môi trường an toàn và đáng tin cậy hơn.
Tài liệu tham khảo
- Hosmer, P. (2004). Việc sử dụng công nghệ quét laser để bảo vệ chu vi. Kỷ yếu Hội nghị Quốc tế Carnahan thường niên lần thứ 37 năm 2003 về Công nghệ An ninh. DOI
- Wang, S., Qiu, S., Jin, W., & Wu, S. (2016). Thiết kế hệ thống xử lý video thời gian thực thu nhỏ sử dụng laser cận hồng ngoại có cổng điều khiển. ICMMITA-16. DOI
- Hespel, L., Rivière, N., Fracès, M., Dupouy, P., Coyac, A., Barillot, P., Fauquex, S., Plyer, A., Tauvy,
- M., Jacquart, M., Vin, I., Nascimben, E., Perez, C., Velayguet, JP, & Gorce, D. (2017). Hình ảnh laser xung 2D và 3D cho giám sát tầm xa trong an ninh biên giới hàng hải: phát hiện và nhận dạng cho các ứng dụng chống máy bay không người lái. Kỷ yếu của SPIE - Hiệp hội Kỹ thuật Quang học Quốc tế. DOI
MỘT SỐ MÔ-ĐUN LASER DÙNG TRONG QUỐC PHÒNG
Chúng tôi cung cấp dịch vụ sản xuất mô-đun laser theo yêu cầu (OEM), vui lòng liên hệ để biết thêm chi tiết!
