Laser Rangefinder, Lidar và các thiết bị khác được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hiện đại, khảo sát, lái xe tự trị và điện tử tiêu dùng. Tuy nhiên, nhiều người dùng nhận thấy độ lệch đo đáng kể khi hoạt động trong lĩnh vực này, đặc biệt là khi xử lý các đối tượng có màu sắc hoặc vật liệu khác nhau. Nguyên nhân gốc rễ của lỗi này thường liên quan chặt chẽ đến độ phản xạ của mục tiêu. Bài viết này sẽ đi sâu vào tác động của độ phản xạ đối với đo lường khoảng cách và cung cấp các chiến lược thực tế để lựa chọn mục tiêu.
1. Tính phản xạ là gì và tại sao nó ảnh hưởng đến đo khoảng cách?
Độ phản xạ đề cập đến khả năng của một bề mặt để phản xạ ánh sáng sự cố, thường được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm (ví dụ, một bức tường trắng có độ phản xạ khoảng 80%, trong khi cao su đen chỉ có 5%). Các thiết bị đo laser xác định khoảng cách bằng cách tính chênh lệch thời gian giữa ánh sáng phát ra và phản xạ (sử dụng nguyên tắc thời gian bay). Nếu độ phản xạ của mục tiêu quá thấp, nó có thể dẫn đến:
- Cường độ tín hiệu yếu: Nếu ánh sáng phản xạ quá yếu, thiết bị không thể thu được tín hiệu hợp lệ.
- Lỗi đo tăng: với nhiễu nhiễu cao hơn, độ chính xác giảm.
- Phạm vi đo rút ngắn: Khoảng cách hiệu quả tối đa có thể giảm hơn 50%.
2. Phân loại phản xạ và chiến lược lựa chọn mục tiêu
Dựa trên các đặc điểm của các vật liệu phổ biến, các mục tiêu có thể được phân loại thành ba loại sau:
Các mục tiêu phản xạ cao (> 50%)
- Vật liệu điển hình: Bề mặt kim loại được đánh bóng, gương, gốm trắng, bê tông màu sáng
-Ưu điểm: Trả về tín hiệu mạnh, phù hợp với các phép đo chính xác cao (hơn 500m)
- Kịch bản ứng dụng: Khảo sát tòa nhà, kiểm tra đường dây điện, Quét địa hình không người lái
- Lưu ý: Tránh các bề mặt gương có thể dẫn đến các phản xạ cụ thể (có thể gây ra sai lệch tại chỗ).
Các mục tiêu phản xạ trung bình (20%-50%)
- Vật liệu điển hình: gỗ, đường nhựa, tường gạch tối, cây xanh
- Đấu biện:
Rút ngắn khoảng cách đo (khuyến nghị <200m).
Kích hoạt chế độ độ nhạy cao của thiết bị.
Thích bề mặt mờ (ví dụ, vật liệu mờ).
Các mục tiêu phản xạ thấp (<20%)
- Vật liệu điển hình: Cao su đen, Cọc than, Vải tối, vùng nước
- Rủi ro: Tín hiệu có thể bị mất hoặc bị lỗi nhảy.
- Giải pháp:
Sử dụng mục tiêu phản xạ retro (bảng phản xạ).
Điều chỉnh góc tới của laser thành dưới 45 ° (để tăng cường phản xạ khuếch tán).
Chọn các thiết bị hoạt động ở bước sóng 905nm hoặc 1550nm (để thâm nhập tốt hơn).
3. Chiến lược kịch bản đặc biệt
Đo mục tiêu động (ví dụ, phương tiện di chuyển):
- Ưu tiên các tấm giấy phép xe (khu vực phản xạ cao) hoặc thân xe màu sáng.
- Sử dụng nhiều công nghệ nhận dạng echo (để lọc ra sự can thiệp của mưa và sương mù).
Điều trị bề mặt phức tạp:
- Đối với kim loại màu tối, áp dụng lớp phủ mờ (có thể cải thiện độ phản xạ thành 30%).
- Lắp đặt các bộ lọc phân cực ở phía trước các bức tường rèm thủy tinh (để triệt tiêu sự phản xạ cụ thể).
③ Bồi thường can thiệp môi trường:
- Cho phép các thuật toán triệt tiêu ánh sáng nền trong điều kiện ánh sáng rực rỡ.
- Trong mưa hoặc tuyết, sử dụng công nghệ điều chế khoảng thời gian xung (PIM).
4. Hướng dẫn điều chỉnh tham số thiết bị
- Điều chỉnh năng lượng: Tăng công suất laser cho các mục tiêu phản xạ thấp (đảm bảo tuân thủ giới hạn an toàn mắt).
- Khẩu độ nhận: Tăng đường kính của ống kính nhận (cho mỗi lần nhân đôi, mức tăng tín hiệu tăng gấp bốn lần).
- Cài đặt ngưỡng: Tự động điều chỉnh ngưỡng kích hoạt tín hiệu (để tránh kích hoạt sai do nhiễu).
5. Xu hướng trong tương lai: Công nghệ bồi thường phản xạ thông minh
Các hệ thống đo lường khoảng cách thế hệ tiếp theo đang bắt đầu tích hợp:
- Kiểm soát mức tăng thích ứng (AGC): Điều chỉnh thời gian thực của độ nhạy cảm quang.
- Thuật toán AI nhận dạng vật liệu: Kết hợp các loại vật liệu sử dụng các tính năng dạng sóng Echo.
- Đa phản ứng tổng hợp: Kết hợp ánh sáng nhìn thấy và dữ liệu hồng ngoại để đánh giá toàn diện hơn.
Phần kết luận
Nắm vững các đặc điểm của độ phản xạ là một kỹ năng cốt lõi để cải thiện độ chính xác đo lường. Bằng cách lựa chọn một cách khoa học các mục tiêu và định cấu hình các thiết bị đúng cách, ngay cả trong các kịch bản phản xạ cực thấp (dưới 10%), có thể đạt được độ chính xác đo mức milimet. Khi các công nghệ bồi thường thông minh phát triển, các hệ thống đo lường trong tương lai sẽ điều chỉnh nhiều thông minh hơn với các môi trường phức tạp. Tuy nhiên, hiểu các nguyên tắc cơ bản của độ phản xạ sẽ luôn là một kỹ năng thiết yếu cho các kỹ sư.
Thời gian đăng: Mar-04-2025