Senzorul laser inteligent 3D este un sistem de senzori de înaltă precizie și viteză, utilizat pe scară largă în domenii precum automatizarea, navigația robotică și monitorizarea mediului. Se bazează pePrincipiul trigonometriei laserObținerea în timp real a informațiilor spațiale tridimensionale ale obiectului țintă prin interacțiunea cu razele laser și reflecția obiectului. Iată cum funcționează un senzor laser inteligent 3D bazat pe trigonometrie laser și elementele cheie:

Principiul trigonometriei laser

Triangularea cu laser este o fază de laser care atinge suprafața unui obiect și utilizează schimbările de unghi ale luminii reflectate pentru a măsura distanța și forma suprafeței unui obiect. Principiul de funcționare este aproximativ următorul:

1. Emisiune laser：

• Senzorul laser este expus la suprafața unui obiect prin emisia unei fasce de laser (de obicei un laser infraroșu).

• După ce fasciculul laser atinge suprafața obiectului, lumina reflectată este primită de receptorul senzorului.

• Senzorul măsoară schimbările unghiului luminii reflectate prin principiul geometriei triunghiului. Acest lucru se datorează faptului că unghiul luminii reflectate este legat de distanța de la suprafața obiectului, iar senzorul utilizează schimbările unghiului luminii reflectate primite pentru a calcula distanța de la obiect.

• Prin intermediul sistemului optic al senzorului, care combină unghiul de primire a luminii reflectate cu relațiile geometrice cunoscute, se poate calcula poziția și forma exactă a obiectului. Pe baza mai multor scanări, se pot obține date tridimensionale despre suprafața obiectului, formând astfel un nor de puncte.

2. Componente cheie

• Emițător laserUtilizat pentru a emite fascicule laser, de obicei laser infraroșu de înaltă frecvență, lungimi de undă variază de la câteva sute de nanometri la 1,5 microni.

• ReceptorUtilizat pentru a primi fasciculul laser reflectat înapoi, de obicei o fotodiodă sau un detector de lumină similar. Precizia receptorului influențează direct rezultatele măsurătorilor.

• Modul de calcul al senzorilorDistanța și coordonatele tridimensionale ale obiectului sunt calculate în funcție de unghiul luminii reflectate și de configurația geometrică a senzorului.

• Sistem de scanareCalea utilizată pentru scanarea fasciculului laser poate fi scanată prin rotație sau în alt mod pentru a obține date 3D mai complete.

Avantajele senzorilor laser 3D

• Precizie înaltăDatorită trigonometriei cu laser, se poate realiza o măsurare foarte precisă a distanței și a formei suprafeței pentru cerințele de precizie la nivel de micron.

• Răspuns de mare vitezăSenzorii laser 3D scanează rapid și oferă feedback în timp real la datele tridimensionale ale obiectelor, potrivite pentru aplicații în scenarii dinamice rapide, cum ar fi navigația robotizată, conducerea autonomă și altele.

• Măsurare fără contactSenzorul laser este măsurat prin interacțiunea fasciculului laser cu obiectul fără contact fizic și este potrivit pentru măsurarea obiectelor vulnerabile sau a obiectelor îndepărtate.

• Rezoluţie înaltăSenzorii laser furnizează date spațiale de înaltă rezoluție, în special în scanarea detaliată și în detectarea defectelor de suprafață.

4. Domeniul de aplicare

• Conducere automatăSenzorii laser 3D sunt unul dintre senzorii de bază ai mașinilor autonome pentru percepția mediului, planificarea traseului și evitarea barierelor.

• Navigație roboticăUtilizat pentru a ajuta roboții să recunoască structurile tridimensionale ale mediului înconjurător și să realizeze navigația și poziționarea precise.

• Automatizare industrialăÎn linia de producție, senzorii laser 3D pot fi utilizati pentru detectarea dimensiunilor obiectelor, detectarea defectelor de suprafață, clasificarea articolelor și altele.

• Cartografie arhitecturală și topograficăTriangularizarea laser este utilizată pentru scanarea topografică de înaltă precizie și cartografierea clădirilor, oferind date de înaltă calitate despre norii de puncte tridimensionale.

• Imagine medicalăUtilizat pentru imagini 3D de înaltă precizie pentru a ajuta medicii să facă un diagnostic detaliat al pacienților.

Provocări și tendințe

• Identificarea şi separarea obiectelor multipleÎn medii complexe, mai multe obiecte pot reflecta lumina încrucișată, afectând precizia măsurării. Dezvoltarea de algoritmi mai avansați pentru a îmbunătăți capacitatea de recunoaștere a obiectelor multiple se concentrează pe cercetarea curentă.

• Procesarea datelor pe scară largăVolumul mare de date din cloud-ul de puncte 3D necesită capacități eficiente de prelucrare și analiză a datelor. Pe măsură ce tehnologia de prelucrare avansează, analiza și aplicațiile de date în timp real vor deveni mai populare.

• Costuri scăzuteOdată cu progresul continuu al tehnologiei, costul senzorilor laser 3D a scăzut treptat și se așteaptă ca mai multe industrii să realizeze o aplicație largă.

Rezumat

Senzorul laser inteligent 3D se bazează pe principiul trigonometriei laser pentru a obține date tridimensionale exacte despre obiecte prin emisia laser, primirea luminii reflectate și schimbarea unghiului. Prin măsurarea sa de înaltă precizie, viteză și fără contact, această tehnologie prezintă o gamă largă de aplicații în domenii precum conducerea autonomă, inspecția industrială și navigația robotizată.