Principiul de funcționare al senzorului de măsurare a distanței cu laser este de a utiliza un laser pentru a măsura distanța dintre senzor și obiect. Iată o dezglosare detaliată a principiilor și proceselor sale de lucru:

Principiul de bază al funcţionării

În funcție de tipul de senzor, senzorul funcționează prin principiul timpului de zbor (ToF) sau prin principiul de triangulare. Ambele metode folosesc laserul ca referinta pentru calcularea distantei.

2. Componente cheie

Emițător laser: emite fascicul laser focalizat.

Receptor (detector fotoelectric): detectează laserul reflectat de la obiect.

Procesor: Calculează distanța pe baza semnalului primit.

3. Fluxuri de lucru în funcție de tip

Senzori de timp de zbor (ToF)

Acestea sunt cele mai frecvente tipuri de măsurare la distanțe lungi:

Emisiune laser: senzorul emite un laser cu pulsuri scurte către obiectul țintă.

Reflexie luminoasă: razele laser sunt împotriva obiectului și sunt reflectate înapoi la senzor.

Măsurarea timpului: Procesorul măsoară timpul necesar luminii pentru a se întoarce de la emitător la obiect (timp de întoarcere, Δt).

Calcularea distanței: Deoarece viteza luminii (c ≈ 3 × 108 m / s) este cunoscută, distanța (d) este calculată folosind următoarea formulă: [ d = frac{c times Delta t}{2} ] (împărțit cu 2 pentru timpul de drum și întors.)

B. Senzori de trigonometrie

Acest tip este de obicei utilizat pentru distanțe mai scurte și precizie mai mare:

Proiecție laser: senzorul emite o fază laser spre țintă într-un unghi fix.

Detectarea petei: lumina reflectată formează o pată pe receptor (de exemplu, un dispozitiv de cuplare a sarcinii, CCD).

Calcul geometric: distanța este determinată de poziția petei optice pe receptor, utilizând o metodă de trigonometrie. Variabilele cheie includ:

Distanța cunoscută între emitător și receptor.

Unghiul emisiei laser.

Reflexarea luminii spre unghiul receptorului.

Exemplu de formulă: Pentru un triunghi format din emitător, receptor și țintă, distanța (d) poate fi calculată folosind teorema sinusului sau teorema triunghiului similară.

Alte detalii tehnice

Modulare (pentru senzorii ToF): Anumiți senzori modulază laserul (de exemplu, utilizând undele sinusoidale) și măsoară deplasarea de fază între semnalul emis și cel primit, ceea ce este mai precis pentru măsurarea la distanțe scurte.

Apertura și distanța focală: fasciculul laser se concentrează într-un punct mic pentru a îmbunătăți precizia, câmpul de vedere al receptorului este mai îngust și poate detecta doar lumina reflectată a țintei.

Reducerea zgomotului: procesorul filtrează lumina mediului și alte interferențe pentru a se asigura că semnalul detectat provine de la laser.

5. Aplicații

Arhitectură și inginerie: măsoară dimensiunile camerelor, înălțimea clădirii sau distanța dintre clădiri.

Robotică și automatizare: detectarea obstacolelor, navigația și localizarea obiectelor.

Controlul calității industriale: Verifică grosimea materialului sau distanța dintre componente.

Produse electronice de consum: telefoane inteligente (pentru aplicații AR), telemetru laser și echipamente de automatizare a casei.

6. Avantaje și limitări

Avantaje: Precizie ridicată (de obicei la milimetri), viteză rapidă de măsurare și capacitatea de a măsura distanțe lungi (câțiva kilometri pentru anumite modele industriale).

Limitări:

are nevoie de suprafață reflectantă; Obiectele cu o reflectivitate scăzută, cum ar fi suprafețele negre sau aspre, pot reduce precizia.

Lumina directă a soarelui sau lumina intensă a mediului poate interfera cu receptorul.

În zilele ploioase sau în mediile cu praf, razele laser pot fi răspândite, afectând măsurarea.

7. Exemple:
Principiul de funcționare al telemetrului laser portabil

Apăsați butonul pentru a lansa un laser spre țintă (de exemplu, pereți).

Senzorul măsoară timpul în care laserul se întoarce.

Distanța calculată folosind formula ToF este afișată pe ecran.

Prin combinarea tehnologiei laser cu cronometrul precis sau calculele geometrice, acești senzori oferă măsurare precisă a distanței pentru o gamă largă de aplicații.