Los módulos de medición de distancia láser son herramientas de alta precisión ampliamente utilizadas en campos como conducción autónoma, drones, automatización industrial y robótica. El principio de funcionamiento de estos módulos generalmente implica emitir un haz láser y medir la distancia entre el objeto y el sensor al recibir la luz reflejada. Entre los diversos parámetros de rendimiento de los módulos de medición de distancia del láser, la divergencia del haz es un factor crucial que afecta directamente la precisión de la medición, el rango de medición y la elección de los escenarios de aplicación.
1. Concepto básico de divergencia del haz
La divergencia del haz se refiere al ángulo en el que el haz láser aumenta en el tamaño transversal a medida que viaja más lejos del emisor láser. En términos más simples, cuanto más pequeña es la divergencia del haz, más concentrado permanece el haz láser durante la propagación; Por el contrario, cuanto más grande sea la divergencia del haz, más ancho será el haz. En aplicaciones prácticas, la divergencia del haz generalmente se expresa en ángulos (grados o miliradios).
La divergencia del haz láser determina cuánto se extiende a una distancia dada, lo que a su vez afecta el tamaño de la mancha en el objeto objetivo. Si la divergencia es demasiado grande, el haz cubrirá un área más grande a largas distancias, lo que puede reducir la precisión de la medición. Por otro lado, si la divergencia es demasiado pequeña, el haz puede enfocarse demasiado a largas distancias, lo que dificulta la reflexión correctamente o incluso evitando la recepción de la señal reflejada. Por lo tanto, seleccionar una divergencia de haz apropiada es crucial para la precisión y el rango de aplicación de un módulo de medición de distancia láser.
2. Impacto de la divergencia del haz en el rendimiento del módulo de medición de la distancia del láser
La divergencia del haz afecta directamente la precisión de medición del módulo de distancia del láser. Una mayor divergencia del haz da como resultado un tamaño de mancha más grande, que puede conducir a una luz reflejada dispersa y mediciones inexactas. A distancias más largas, un tamaño de punto más grande puede debilitar la luz reflejada, afectando la calidad de la señal recibida por el sensor, aumentando así los errores de medición. En contraste, una divergencia del haz más pequeña mantiene el haz láser enfocado en distancias más largas, lo que resulta en un tamaño de punto más pequeño y, por lo tanto, una mayor precisión de medición. Para aplicaciones que requieren alta precisión, como escaneo láser y localización precisa, una divergencia de haz más pequeña es generalmente la opción preferida.
La divergencia del haz también está estrechamente relacionada con el rango de medición. Para los módulos de distancia láser con divergencia de haz grande, el haz láser se extenderá rápidamente a largas distancias, debilitando la señal reflejada y, en última instancia, limitando el rango de medición efectivo. Además, un tamaño de punto más grande puede hacer que la luz reflejada provenga de múltiples direcciones, lo que dificulta que el sensor reciba con precisión la señal del objetivo, lo que a su vez afecta los resultados de la medición.
Por otro lado, una divergencia del haz más pequeña ayuda al haz láser a permanecer concentrados, asegurando que la luz reflejada permanezca fuerte y, por lo tanto, extienda el rango de medición efectivo. Por lo tanto, cuanto más pequeña sea la divergencia del haz de un módulo de medición de distancia láser, el rango de medición efectivo se extiende típicamente.
La elección de la divergencia del haz también está estrechamente vinculada al escenario de aplicación del módulo de medición de distancia del láser. Para escenarios que requieren mediciones de largo alcance y alta precisión (como la detección de obstáculos en la conducción autónoma, LiDAR), un módulo con una divergencia de haz pequeño se elige típicamente para garantizar mediciones precisas a largas distancias.
Para mediciones de corta distancia, escaneo o algunos sistemas de automatización industrial, se puede preferir un módulo con una divergencia de haz más grande para aumentar el área de cobertura y mejorar la eficiencia de la medición.
La divergencia del haz también está influenciada por las condiciones ambientales. En entornos complejos con fuertes características reflexivas (como líneas de producción industrial o escaneo de edificios), la propagación del haz láser puede afectar la reflexión y la recepción de la luz. En tales casos, una divergencia de haz más grande puede ayudar cubriendo un área más grande, aumentando la resistencia de la señal recibida y reduciendo la interferencia ambiental. Por otro lado, en entornos claros y sin obstrucciones, una divergencia de haz más pequeña puede ayudar a enfocar la medición en el objetivo, minimizando así los errores.
3. Selección y diseño de divergencia del haz
La divergencia del haz de un módulo de medición de distancia láser se determina típicamente por el diseño del emisor láser. Diferentes escenarios y requisitos de aplicación dan como resultado variaciones en el diseño de divergencia del haz. A continuación se presentan varios escenarios de aplicaciones comunes y sus opciones de divergencia de haz asociada:
- Alta precisión y medición de largo alcance:
Para aplicaciones que requieren distancias de medición de alta precisión y larga (como mediciones precisas, LIDAR y conducción autónoma), generalmente se elige una divergencia de haz más pequeña. Esto asegura que el haz láser mantenga un pequeño tamaño de mancha en distancias más largas, lo que mejora la precisión de la medición y el rango. Por ejemplo, en la conducción autónoma, la divergencia del haz de los sistemas LiDAR se mantiene por debajo de 1 ° para detectar con precisión obstáculos distantes.
- Gran cobertura con requisitos de precisión más bajos:
En escenarios en los que se requiere un área de cobertura más grande, pero la precisión no es tan crítica (como la localización de robots y el escaneo ambiental), se elige una divergencia de haz más grande. Esto permite que el haz láser cubra un área más amplia, mejorando las capacidades de detección del dispositivo y lo que sea adecuado para un escaneo rápido o una detección de gran área.
- Medición interior de corta distancia:
Para las mediciones de interior o de corto alcance, una divergencia de haz más grande puede ayudar a aumentar la cobertura del haz del láser, reduciendo los errores de medición debido a ángulos de reflexión inadecuados. En tales casos, una divergencia de haz más grande puede garantizar resultados de medición estables al aumentar el tamaño de la mancha.
4. Conclusión
La divergencia del haz es uno de los factores clave que afectan el rendimiento de los módulos de medición de distancia láser. Influye directamente en la precisión de la medición, el rango de medición y la elección de los escenarios de aplicación. El diseño adecuado de la divergencia del haz puede mejorar el rendimiento general del módulo de medición de distancia del láser, asegurando su estabilidad y eficiencia en varias aplicaciones. A medida que la tecnología de medición de distancia láser continúa evolucionando, la optimización de la divergencia del haz se convertirá en un factor importante para extender el rango de aplicación y las capacidades de medición de estos módulos.
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Tiempo de publicación: noviembre-18-2024