Các mô-đun đo khoảng cách laser là các công cụ chính xác cao được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như lái xe tự trị, máy bay không người lái, tự động hóa công nghiệp và robot. Nguyên tắc làm việc của các mô -đun này thường liên quan đến việc phát ra chùm tia laser và đo khoảng cách giữa vật thể và cảm biến bằng cách nhận ánh sáng phản xạ. Trong số các tham số hiệu suất khác nhau của các mô -đun đo khoảng cách laser, phân kỳ chùm tia là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác đo lường, phạm vi đo và lựa chọn các kịch bản ứng dụng.
1. Khái niệm cơ bản về phân kỳ chùm tia
Phân kỳ chùm tia đề cập đến góc mà chùm tia laser tăng kích thước mặt cắt ngang khi nó đi xa hơn từ bộ phát laser. Nói một cách đơn giản hơn, sự phân kỳ chùm tia nhỏ hơn, chùm tia laser càng tập trung trong quá trình lan truyền; Ngược lại, sự phân kỳ chùm tia càng lớn, chùm tia lan rộng hơn. Trong các ứng dụng thực tế, phân kỳ chùm tia thường được biểu thị theo góc (độ hoặc miliradians).
Sự khác biệt của chùm tia laser xác định mức độ lan truyền trên một khoảng cách nhất định, từ đó ảnh hưởng đến kích thước điểm trên đối tượng đích. Nếu sự phân kỳ quá lớn, chùm tia sẽ bao phủ một khu vực lớn hơn ở khoảng cách dài, có thể làm giảm độ chính xác của phép đo. Mặt khác, nếu sự phân kỳ quá nhỏ, chùm tia có thể trở nên quá tập trung ở khoảng cách xa, gây khó khăn cho việc phản ánh đúng hoặc thậm chí ngăn chặn việc nhận tín hiệu phản xạ. Do đó, việc chọn một phân kỳ chùm tia thích hợp là rất quan trọng cho độ chính xác và phạm vi ứng dụng của mô -đun đo khoảng cách laser.
2. Tác động của phân kỳ chùm tia đối với hiệu suất mô -đun đo khoảng cách laser
Phân kỳ chùm tia ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác đo của mô -đun khoảng cách laser. Một phân kỳ chùm tia lớn hơn dẫn đến kích thước điểm lớn hơn, có thể dẫn đến ánh sáng phản xạ rải rác và các phép đo không chính xác. Ở khoảng cách dài hơn, kích thước điểm lớn hơn có thể làm suy yếu ánh sáng phản xạ, ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu mà cảm biến nhận được, do đó làm tăng các lỗi đo. Ngược lại, một phân kỳ chùm tia nhỏ hơn giữ cho chùm tia laser tập trung trên khoảng cách dài hơn, dẫn đến kích thước điểm nhỏ hơn và do đó độ chính xác đo cao hơn. Đối với các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao, chẳng hạn như quét laser và nội địa hóa chính xác, một phân kỳ chùm tia nhỏ hơn nói chung là lựa chọn ưa thích.
Phân kỳ chùm tia cũng liên quan chặt chẽ đến phạm vi đo. Đối với các mô -đun khoảng cách laser với độ phân kỳ chùm tia lớn, chùm tia laser sẽ lan rộng nhanh chóng trên khoảng cách xa, làm suy yếu tín hiệu phản xạ và cuối cùng hạn chế phạm vi đo hiệu quả. Ngoài ra, kích thước điểm lớn hơn có thể khiến ánh sáng phản xạ đến từ nhiều hướng, khiến cảm biến khó nhận được chính xác tín hiệu từ mục tiêu, từ đó ảnh hưởng đến kết quả đo.
Mặt khác, một phân kỳ chùm tia nhỏ hơn giúp chùm tia laser vẫn cô đặc, đảm bảo rằng ánh sáng phản xạ vẫn mạnh và do đó mở rộng phạm vi đo hiệu quả. Do đó, sự phân kỳ chùm tia của mô -đun đo khoảng cách laser càng nhỏ, phạm vi đo hiệu quả thường kéo dài.
Việc lựa chọn phân kỳ chùm tia cũng gắn chặt với kịch bản ứng dụng của mô -đun đo khoảng cách laser. Đối với các kịch bản yêu cầu các phép đo tầm xa và có độ chính xác cao (như phát hiện chướng ngại vật trong lái xe tự trị, LIDAR), một mô-đun có phân kỳ chùm tia nhỏ thường được chọn để đảm bảo các phép đo chính xác ở khoảng cách dài.
Đối với các phép đo khoảng cách ngắn, quét hoặc một số hệ thống tự động hóa công nghiệp, một mô-đun có phân kỳ chùm tia lớn hơn có thể được ưu tiên để tăng diện tích bảo hiểm và cải thiện hiệu quả đo lường.
Phân kỳ chùm tia cũng bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường. Trong các môi trường phức tạp với các đặc tính phản xạ mạnh (như dây chuyền sản xuất công nghiệp hoặc quét tòa nhà), sự lan truyền của chùm tia laser có thể ảnh hưởng đến sự phản chiếu và tiếp nhận ánh sáng. Trong những trường hợp như vậy, một phân kỳ chùm tia lớn hơn có thể giúp bằng cách bao phủ một khu vực lớn hơn, tăng cường độ của tín hiệu nhận được và giảm nhiễu môi trường. Mặt khác, trong các môi trường rõ ràng, không bị cản trở, một phân kỳ chùm tia nhỏ hơn có thể giúp tập trung phép đo vào mục tiêu, do đó giảm thiểu các lỗi.
3. Lựa chọn và thiết kế phân kỳ chùm tia
Sự phân kỳ chùm tia của mô -đun đo khoảng cách laser thường được xác định bằng thiết kế của bộ phát laser. Các kịch bản ứng dụng khác nhau và các yêu cầu dẫn đến các biến thể trong thiết kế phân kỳ chùm tia. Dưới đây là một số kịch bản ứng dụng phổ biến và các lựa chọn phân kỳ chùm tia liên quan của chúng:
- Độ chính xác cao và đo lường tầm xa:
Đối với các ứng dụng yêu cầu cả khoảng cách độ chính xác cao và khoảng cách dài (chẳng hạn như các phép đo chính xác, LIDAR và lái xe tự trị), một phân kỳ chùm tia nhỏ hơn thường được chọn. Điều này đảm bảo rằng chùm tia laser duy trì kích thước điểm nhỏ trên khoảng cách dài hơn, tăng cường cả độ chính xác và phạm vi đo. Ví dụ, trong việc lái xe tự trị, sự phân kỳ chùm tia của các hệ thống LIDAR thường được giữ dưới 1 ° để phát hiện chính xác các chướng ngại vật xa xôi.
- Bảo hiểm lớn với các yêu cầu chính xác thấp hơn:
Trong các kịch bản mà một khu vực bảo hiểm lớn hơn là bắt buộc, nhưng độ chính xác không quan trọng (như nội địa hóa robot và quét môi trường), một phân kỳ chùm tia lớn hơn thường được chọn. Điều này cho phép chùm tia laser bao phủ một khu vực rộng hơn, tăng cường khả năng cảm biến của thiết bị và làm cho nó phù hợp để quét nhanh hoặc phát hiện khu vực lớn.
- Đo lường khoảng cách ngắn trong nhà:
Đối với các phép đo trong nhà hoặc ngắn, phân kỳ chùm tia lớn hơn có thể giúp tăng độ che phủ của chùm tia laser, giảm các lỗi đo do các góc phản xạ không đúng. Trong những trường hợp như vậy, một phân kỳ chùm tia lớn hơn có thể đảm bảo kết quả đo ổn định bằng cách tăng kích thước điểm.
4. Kết luận
Phân kỳ chùm tia là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất của các mô -đun đo khoảng cách laser. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác đo lường, phạm vi đo lường và lựa chọn các kịch bản ứng dụng. Thiết kế thích hợp của phân kỳ chùm tia có thể tăng cường hiệu suất tổng thể của mô -đun đo khoảng cách laser, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của nó trên các ứng dụng khác nhau. Khi công nghệ đo khoảng cách laser tiếp tục phát triển, tối ưu hóa sự phân kỳ chùm tia sẽ trở thành một yếu tố quan trọng trong việc mở rộng phạm vi ứng dụng và khả năng đo lường của các mô -đun này.
Lumispot
Địa chỉ: Tòa nhà 4 #, No.99 Furong Road, Xishan Dist. WUXI, 214000, Trung Quốc
Điện thoại: + 86-0510 87381808.
Điện thoại di động: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Thời gian đăng: Tháng 11-18-2024