Το Laser Rangefinder έχει γίνει μια από τις βασικές τεχνολογίες στον τομέα της σύγχρονης μέτρησης λόγω της υψηλής ακρίβειας, της γρήγορης απόκρισης και της ισχυρής ικανότητας κατά της παρεμβολής. Από τη στρατιωτική αναγνώριση έως την καταναλωτική ηλεκτρονική, από τη βιομηχανική αυτοματοποίηση έως την αυτόνομη οδήγηση, είναι παντού. Αυτό το άρθρο θα αναλύσει βαθιά την αρχή λειτουργίας, την τεχνική ταξινόμηση, τα βασικά συστατικά, τα σενάρια εφαρμογών και τις μελλοντικές τάσεις ανάπτυξης του Laser Rangefinder και θα σας δώσει μια ολοκληρωμένη κατανόηση αυτής της βασικής τεχνολογίας.
1. Βασικές αρχές μέτρησης απόστασης λέιζερ
Η βασική συνάρτηση ενός εύλαδου λέιζερ είναι να υπολογιστεί με ακρίβεια η απόσταση μεταξύ ενός αντικειμένου στόχου και ενός οργάνου μέτρησης μέσω της διαδικασίας διάδοσης και αντανάκλασης του φωτός λέιζερ. Σύμφωνα με διαφορετικές μεθόδους μέτρησης απόστασης, η μέτρηση απόστασης λέιζερ μπορεί να χωριστεί στις ακόλουθες τρεις αρχές:
1. Ώρα πτήσης (TOF)
Η αρχή TOF είναι μία από τις πιο κλασικές μεθόδους στο σύστημα μέτρησης απόστασης. Υπολογίζει την απόσταση μετρώντας τον χρόνο πτήσης του λέιζερ από την εκπομπή σε στόχο και στη συνέχεια πίσω. Το μαθηματικό του μοντέλο είναι:
Απόσταση=Ταχύτητα φωτός × ώρα \/ 2
Για παράδειγμα, σε μια σάρωση κτιρίου Facade, το σύστημα TOF μπορεί να αποκτήσει δεδομένα απόστασης δεκάδων χιλιάδων σημείων μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα για να επιτύχει μοντελοποίηση υψηλής ακρίβειας. Λόγω του ευρέος φάσματος εφαρμογών του (που κυμαίνονται από λίγα μέτρα έως μερικά χιλιόμετρα), είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε σενάρια όπως οι επιθεωρήσεις drone, η στρατιωτική αναγνώριση και η χαρτογράφηση ραντάρ.
2. Μέθοδος διαφοράς φάσης φάσης
Αυτή η μέθοδος είναι κυρίως κατάλληλη για μετρήσεις μέσης και μικρής απόστασης. Η ακρίβειά του είναι συνήθως υψηλότερη από την TOF και είναι κατάλληλη για απαιτήσεις μέτρησης απόστασης σε επίπεδο χιλιοστού. Το σήμα λέιζερ μεταδίδεται μετά τη διαμόρφωση και το άκρο λήψης υπολογίζει τη διαφορά οπτικής διαδρομής συγκρίνοντας τη διαφορά φάσης μεταξύ του μεταδιδόμενου κύματος και του επιστρεφόμενου κύματος και τελικά λαμβάνει την απόσταση στόχου. Λόγω της γρήγορης ταχύτητας μέτρησης και της υψηλής ακρίβειας, χρησιμοποιείται ευρέως στα συστήματα βιομηχανικής τοποθέτησης και στην έξυπνη μοντελοποίηση του χώρου στο σπίτι.
3. Μέθοδος τριγωνισμού
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται κυρίως για τη μέτρηση των μικρών αποστάσεων και βασίζεται στη σχέση γεωμετρικού τριγώνου που σχηματίζεται μεταξύ του πομπού λέιζερ, του δέκτη και του σημείου στόχου. Το πλεονέκτημα του τριγωνισμού είναι ότι η ανάλυση που κυμαίνεται είναι υψηλό, το οποίο μπορεί να φτάσει στο επίπεδο των μικρών και είναι κατάλληλο για βιομηχανική παραγωγή υψηλής ακρίβειας, επιθεώρηση PCB και οπτική αναγνώριση ρομπότ.
2. Συστατικά πυρήνα του Laser Rangefinder
Η απόδοση του Laser Rangefinder εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το συντονισμένο έργο των εσωτερικών του ενοτήτων. Οι βασικές ενότητες είναι οι εξής:
1. Μονάδα εκπομπής λέιζερ
Αυτή η ενότητα είναι η "πηγή φωτός" του συστήματος Laser Rangefinder και χρησιμοποιεί ως επί το πλείστον διόδους λέιζερ στη ζώνη 905nm ή 1550nm. Σε σύγκριση με τα 905nm, το λέιζερ 1550nm όχι μόνο αποδίδει καλύτερα από την άποψη της ασφάλειας των ανθρώπινων ματιών, αλλά έχει επίσης ισχυρότερη διείσδυση, κατάλληλη για χρήση σε σκληρά περιβάλλοντα όπως ισχυρό φως, υψηλή υγρασία και υψηλή σκόνη.
Τα λέιζερ χωρίζονται σε δύο κατηγορίες:
Pulse Laser: Χρησιμοποιείται στο σύστημα TOF, με υψηλής ενέργειας σύντομη παλμική έξοδο.
Συνεχής λέιζερ κύματος: Χρησιμοποιείται συνήθως στο σύστημα διαφοράς φάσης, εύκολη διαμόρφωση φάσης και αποδιαμόρφωση.
2. Οπτικό σύστημα
Ο φακός μετάδοσης εστιάζει τη δέσμη λέιζερ και μειώνει τη γωνία απόκλισης.
Ο φακός λήψης συλλέγει όσο το δυνατόν περισσότερο το φως που αντανακλάται για να βελτιώσει την ευαισθησία λήψης του συστήματος.
Το υπέρυθρο φίλτρο χρησιμοποιείται για την προστασία του αδέσποτου ορατού φωτός και του ηλιακού φωτός για τη βελτίωση της ικανότητας κατά της παρεμβολής.
3.
Το APD έχει υψηλά χαρακτηριστικά κέρδους και είναι κατάλληλο για μέτρηση μεγάλων αποστάσεων.
Το SPAD έχει εξαιρετικά υψηλή ευαισθησία και χρησιμοποιείται συχνά για μέτρηση απόστασης εξαιρετικά μεγάλης απόστασης ή μέτρηση απόστασης σε σκοτεινά περιβάλλοντα.
4. Μονάδα επεξεργασίας σήματος
Χρησιμοποιήστε το TDC υψηλής απόδοσης για να υπολογίσετε το χρόνο πτήσης και να συνεργαστείτε με το DSP ή το FPGA για επεξεργασία και φιλτράρισμα δεδομένων υψηλής ταχύτητας, αποζημίωση και άλλους αλγόριθμους για να επιτύχετε ακριβή ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο.
5. Βοηθητικό σύστημα
Το IMU αντισταθμίζει τα σφάλματα που προκαλούνται από δόνηση Rangefinder.
Το GPS\/RTK χρησιμοποιείται σε συνδυασμό για να επιτευχθεί τοποθέτηση υψηλής ακρίβειας, όπως κοινά στην τοποθέτηση και τα γεωργικά αεροσκάφη.
3. Εφαρμογές σενάρια των Laser Rangefinders
1. Στρατιωτική και ασφάλεια
Στις τακτικές λειτουργίες, οι θραύλοι λέιζερ χρησιμοποιούνται ευρέως για το sniping, το κλείδωμα στόχου, την αναγνώριση των αεροσκαφών και την καθοδήγηση των πυραύλων. Μπορούν να ενσωματώσουν συστήματα βαλλιστικών υπολογισμών για την επίτευξη της ενσωμάτωσης της "-aasting-shooting", βελτιώνοντας σημαντικά την ακρίβεια και την αποτελεσματικότητα των σκοποβολής.
2. Εξέλιξη και GIS
Οι συνολικοί σταθμοί και το ραντάρ λέιζερ (LIDAR) διαδραματίζουν βασικό ρόλο στον πολεοδομικό σχεδιασμό, την επιθεώρηση των ορυχείων, τις στατιστικές δασικών πόρων και άλλους τομείς. Το σύστημα λέιζερ μπορεί να δημιουργήσει γρήγορα τοπογραφικούς χάρτες και τρισδιάστατα μοντέλα και να τα μεταφορτώσει στην πλατφόρμα GIS σε πραγματικό χρόνο για ανάλυση λήψης αποφάσεων.
3. Βιομηχανικός αυτοματισμός
Σε συστήματα όπως γραμμές συναρμολόγησης υψηλής ακρίβειας, οπτική τοποθέτηση ρομπότ και οχήματα αυτόματου οδηγού Logistics Warehouse (AGVs), οι θραύλοι Laser Range παρέχουν υποστήριξη δυναμικής τοποθέτησης. Για παράδειγμα, μια μεγάλη εταιρεία κατασκευής χρησιμοποιεί αισθητήρες λέιζερ για την παρακολούθηση των σφαλμάτων προϊόντων και την αύξηση του ρυθμού απόδοσης σε περισσότερο από 98%.
4. Αυτόνομη οδήγηση και έξυπνη μεταφορά
Ως βασικό στοιχείο του συστήματος αντίληψης των αυτόνομων οχημάτων, το ραντάρ λέιζερ μπορεί να συνειδητοποιήσει τη μοντελοποίηση σε πραγματικό χρόνο του περιβάλλοντος περιβάλλοντος, τη δυναμική ανίχνευση στόχου και τον προγραμματισμό διαδρομής. Σε συνδυασμό με ραντάρ κάμερες και χιλιοστά κύματα, σχηματίζει ένα πλήρες σύστημα αντίληψης ασφαλείας.
5. Καταναλωτικά ηλεκτρονικά και αθλήματα
Τα συστήματα εστίασης λέιζερ χρησιμοποιούνται ευρέως σε smartphones για τη βελτίωση της ταχύτητας και της ακρίβειας λήψης. Οι παίκτες του γκολφ βοηθούν τους παίκτες να κατανοήσουν την απόσταση των πυροβολισμών σε πραγματικό χρόνο. Τα σαρωτικά ρομπότ χρησιμοποιούν πλοήγηση με λέιζερ για να δημιουργήσουν χάρτες υψηλής ακρίβειας για να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα του καθαρισμού.
4. Μελλοντικές τάσεις ανάπτυξης
1.
Το παραδοσιακό ραντάρ λέιζερ βασίζεται σε μηχανικές δομές περιστροφής. Το ραντάρ στερεάς κατάστασης επιτυγχάνει σάρωση χωρίς επαφή μέσω MEMS Micromirrors, OPA οπτικές φάσεις, κλπ., Η οποία βελτιώνει την αξιοπιστία και μειώνει το κόστος. Αναμένεται να χρησιμοποιηθεί ευρέως στην αυτόνομη οδήγηση και τα ρομπότ.
2. Fusion πολλαπλών αισθητήρων
Το σύστημα που κυμαίνεται με λέιζερ είναι ενσωματωμένο με υπερύθμη θερμική απεικόνιση, κάμερες, ραντάρ χιλιοστόμετρου κ.λπ. για να βελτιωθεί η ευρωστία του συστήματος. Τη νύχτα ή σε ακραίες καιρικές συνθήκες, το σύστημα αντίληψης σύντηξης μπορεί να διατηρήσει σταθερή έξοδο.
3. Intelligence και AI επεξεργασία
Με τη βοήθεια των αλγορίθμων AI και της τεχνολογίας υπολογιστών άκρων, τα δεδομένα που κυμαίνονται με λέιζερ μπορούν να προσδιορίσουν αντικείμενα, να παρακολουθούν δυναμικούς στόχους και να προβλέπουν αλλαγές διαδρομής σε πραγματικό χρόνο. Για παράδειγμα, στην έξυπνη αποθήκευση, τα συστήματα πλοήγησης λέιζερ συνδυάζουν τους οπτικούς αλγόριθμους AI για να επιτύχουν μη επανδρωμένη ταξινόμηση.
4. Μινιατούρα και σχεδιασμός χαμηλής ισχύος
Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας συσκευασίας τσιπ και της φωτονικής πυριτίου, οι μονάδες που κυμαίνονται με λέιζερ κινούνται προς το μέγεθος του μεγέθους του νυχιού και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως σε ελαφρές σκηνές όπως γυαλιά AR, έξυπνα ρολόγια και drones στο μέλλον.
5. Η τεχνολογία υπέρυθρης σύντηξης βοηθά στη μέτρηση της απόστασης - Hangzhou Huirui Technology Co., Ltd.
Με την αυξανόμενη ωριμότητα της τεχνολογίας σύντηξης πολλαπλών αισθητήρων, η υπέρυθρη θερμική απεικόνιση γίνεται ένα ισχυρό συμπλήρωμα για τη μέτρηση απόστασης λέιζερ. Από την ίδρυσή της το 2013, η Hangzhou Huirui Technology Co., Ltd. επικεντρώνεται στην ανάπτυξη υπέρυθρωνΤεχνολογία πυρήνα θερμικής απεικόνισηςκαιφυλλάδιο λέιζερκαι την εφαρμογή λύσεων και δεσμεύεται να δημιουργήσει μια παγκόσμια κορυφαία πλατφόρμα υπηρεσιών ευφυούς αντιλήψεων.
Ως εθνική επιχείρηση υψηλής τεχνολογίας, η Hangzhou Huirui Technology Co., Ltd., εδρεύει στο Hangzhou, στην Κίνα, με καταστήματα υπηρεσιών σε 27 πόλεις σε όλο τον κόσμο και 50 κέντρα παράδοσης παρέχουν τεχνική υποστήριξη σε περισσότερες από 200 γλώσσες, που καλύπτουν τη στρατιωτική βιομηχανία, τη βιομηχανική αυτοματοποίηση, την επιθεώρηση εξουσίας, την πρόληψη των δασών, τη συνοριακή παρακολούθηση και άλλες βιομηχανίες.
Το κύριο προϊόν του, το υπέρυθρο θερμικό imager, μπορεί να ενσωματωθεί απρόσκοπτα με το σύστημα μέτρησης απόστασης λέιζερ για να ενισχύσει την ικανότητα κατά της παρεμβολής της αναγνώρισης στόχου και του συστήματος μέτρησης απόστασης. Τη νύχτα ή σε εξαιρετικά χαμηλά περιβάλλοντα ορατότητας, η τεχνολογία Hangzhou Huirui Technology Co.
Εξάλλου,Hangzhou Huirui Technology Co., Ltd.Παρέχει επίσης προσαρμοσμένες υπηρεσίες και μπορεί να αναπτύξει αποκλειστικές ενότητες ανάλογα με τις ανάγκες των διαφόρων βιομηχανιών για να βοηθήσει τους πελάτες να δημιουργήσουν έξυπνα, αποτελεσματικά και ασφαλή συστήματα που κυμαίνονται και αντιλήψεις.
6. Συμπέρασμα
Ως ο ακρογωνιαίος λίθος των έξυπνων συστημάτων αντίληψης, η τεχνολογία που κυμαίνεται με λέιζερ διεισδύει γρήγορα σε όλα τα κοινωνικά στρώματα. Προχωρώντας από τεχνολογικές τεχνολογίες τεχνητής νοημοσύνης, υπολογιστών άκρων και πολλαπλών αισθητήρων, τα όρια εφαρμογής της επεκτείνονται συνεχώς. Από τη βιομηχανική παραγωγή υψηλής ακρίβειας έως την αυτόνομη οδήγηση σε προσωπικά τερματικά καταναλωτών, οι Laser Rangefinders οδηγούν σε επανάσταση στην "ακρίβεια και νοημοσύνη". Οι εταιρείες όπως η Hangzhou Huirui Technology Co., Ltd., οι οποίες έχουν υπέρυθρες δυνατότητες ανίχνευσης και παγκόσμιων υπηρεσιών, θα διαδραματίσουν όλο και πιο σημαντικό ρόλο σε αυτόν τον μετασχηματισμό, επιτρέποντας σε διάφορες βιομηχανίες να προχωρήσουν προς ένα πιο έξυπνο μέλλον.
