Os módulos de medição de distância a laser são ferramentas de alta precisão amplamente utilizadas em campos como direção autônoma, drones, automação industrial e robótica. O princípio de trabalho desses módulos normalmente envolve emitir um feixe de laser e medir a distância entre o objeto e o sensor recebendo a luz refletida. Entre os vários parâmetros de desempenho dos módulos de medição de distância a laser, a divergência do feixe é um fator crucial que afeta diretamente a precisão da medição, a faixa de medição e a escolha dos cenários de aplicação.
1. Conceito básico de divergência de feixe
A divergência do feixe refere-se ao ângulo no qual o feixe de laser aumenta no tamanho da seção transversal, à medida que viaja mais do emissor do laser. Em termos mais simples, quanto menor a divergência do feixe, mais concentrada o feixe de laser permanece durante a propagação; Por outro lado, quanto maior a divergência de feixe, mais larga a viga se espalha. Em aplicações práticas, a divergência do feixe é geralmente expressa em ângulos (graus ou miliradianos).
A divergência do feixe de laser determina quanto se espalha por uma determinada distância, o que, por sua vez, afeta o tamanho do ponto no objeto de destino. Se a divergência for muito grande, o feixe cobrirá uma área maior a longas distâncias, o que pode reduzir a precisão da medição. Por outro lado, se a divergência for muito pequena, o feixe poderá ficar muito focado a longas distâncias, dificultando a refletir adequadamente ou até impedir o recebimento do sinal refletido. Portanto, a seleção de uma divergência de feixe apropriada é crucial para a precisão e a faixa de aplicação de um módulo de medição de distância do laser.
2. Impacto da divergência do feixe no desempenho do módulo de medição de distância a laser
A divergência do feixe afeta diretamente a precisão da medição do módulo de distância do laser. Uma divergência de feixe maior resulta em um tamanho de ponto maior, o que pode levar a luz refletida dispersa e medições imprecisas. A distâncias mais longas, um tamanho de ponto maior pode enfraquecer a luz refletida, afetando a qualidade do sinal recebida pelo sensor, aumentando assim os erros de medição. Por outro lado, uma divergência de feixe menor mantém o feixe de laser focado em distâncias mais longas, resultando em um tamanho de ponto menor e, portanto, maior precisão da medição. Para aplicações que requerem alta precisão, como varredura a laser e localização precisa, uma divergência de feixe menor é geralmente a escolha preferida.
A divergência do feixe também está intimamente relacionada à faixa de medição. Para os módulos de distância a laser com grande divergência de feixe, o feixe de laser se espalhará rapidamente por longas distâncias, enfraquecendo o sinal refletido e, finalmente, limitando a faixa de medição efetiva. Além disso, um tamanho de ponto maior pode fazer com que a luz refletida venha de várias direções, dificultando o sensor a receber com precisão o sinal do alvo, o que, por sua vez, afeta os resultados da medição.
Por outro lado, uma divergência de feixe menor ajuda o feixe a laser a permanecer concentrado, garantindo que a luz refletida permaneça forte e, assim, estenda a faixa efetiva de medição. Portanto, quanto menor a divergência do feixe de um módulo de medição de distância a laser, mais a faixa de medição efetiva normalmente se estende.
A escolha da divergência do feixe também está intimamente ligada ao cenário de aplicação do módulo de medição de distância do laser. Para cenários que requerem medições de longo alcance e alta precisão (como detecção de obstáculos em direção autônoma, LiDAR), um módulo com uma pequena divergência de feixe é normalmente escolhido para garantir medições precisas em longas distâncias.
Para medições de curta distância, varredura ou alguns sistemas de automação industrial, um módulo com uma divergência de feixe maior pode ser preferido para aumentar a área de cobertura e melhorar a eficiência da medição.
A divergência do feixe também é influenciada pelas condições ambientais. Em ambientes complexos com fortes características reflexivas (como linhas de produção industrial ou varredura de construção), a propagação do feixe de laser pode afetar a reflexão e a recepção da luz. Nesses casos, uma divergência de feixe maior pode ajudar a cobrir uma área maior, aumentando a força do sinal recebido e reduzindo a interferência ambiental. Por outro lado, em ambientes claros e desobstruídos, uma divergência de feixe menor pode ajudar a focar a medição no alvo, minimizando os erros.
3. Seleção e design da divergência de feixe
A divergência do feixe de um módulo de medição de distância a laser é tipicamente determinada pelo design do emissor do laser. Diferentes cenários e requisitos de aplicação resultam em variações no design da divergência de feixe. Abaixo estão vários cenários de aplicação comuns e suas opções de divergência de feixe associadas:
- Medição de alta precisão e longo alcance:
Para aplicações que requerem distâncias de alta precisão e longa medição (como medições precisas, lidar e direção autônoma), uma divergência de feixe menor é geralmente escolhida. Isso garante que o feixe de laser mantenha um pequeno tamanho de ponto em distâncias mais longas, aumentando a precisão e o alcance da medição. Por exemplo, na condução autônoma, a divergência de feixe de sistemas de lidar é normalmente mantida abaixo de 1 ° para detectar com precisão obstáculos distantes.
- Grande cobertura com requisitos de menor precisão:
Nos cenários em que é necessária uma área de cobertura maior, mas a precisão não é tão crítica (como localização de robôs e varredura ambiental), uma divergência maior de feixe é normalmente escolhida. Isso permite que o feixe de laser cubra uma área mais ampla, aprimorando os recursos de detecção do dispositivo e tornando-o adequado para varredura rápida ou detecção de grande área.
- Medição de curta distância interna:
Para medições internas ou de curto alcance, uma divergência de feixe maior pode ajudar a aumentar a cobertura do feixe de laser, reduzindo os erros de medição devido a ângulos de reflexão inadequados. Nesses casos, uma divergência de feixe maior pode garantir resultados estáveis de medição, aumentando o tamanho do ponto.
4. Conclusão
A divergência do feixe é um dos principais fatores que afetam o desempenho dos módulos de medição de distância do laser. Ele influencia diretamente a precisão da medição, a faixa de medição e a escolha dos cenários de aplicação. O design adequado da divergência do feixe pode aumentar o desempenho geral do módulo de medição de distância do laser, garantindo sua estabilidade e eficiência em várias aplicações. À medida que a tecnologia de medição de distância a laser continua a evoluir, otimizar a divergência do feixe se tornará um fator importante na extensão da faixa de aplicação e nas capacidades de medição desses módulos.
Lumispot
Endereço: Edifício 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, China
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobile: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Hora de postagem: novembro-18-2024