Laserafstandsmeetmodules zijn uiterst precieze instrumenten die veel worden gebruikt in sectoren zoals autonoom rijden, drones, industriële automatisering en robotica. Het werkingsprincipe van deze modules bestaat doorgaans uit het uitzenden van een laserstraal en het meten van de afstand tussen het object en de sensor door het gereflecteerde licht te ontvangen. Van de verschillende prestatieparameters van laserafstandsmeetmodules is straaldivergentie een cruciale factor die direct van invloed is op de meetnauwkeurigheid, het meetbereik en de keuze van toepassingsscenario's.
1. Basisconcept van bundeldivergentie
Straaldivergentie verwijst naar de hoek waaronder de laserstraal in doorsnede toeneemt naarmate deze zich verder van de laserstraler verwijdert. Simpel gezegd: hoe kleiner de straaldivergentie, hoe geconcentreerder de laserstraal blijft tijdens de voortplanting; omgekeerd: hoe groter de straaldivergentie, hoe breder de straal zich verspreidt. In praktische toepassingen wordt de straaldivergentie meestal uitgedrukt in hoeken (graden of milliradiaal).
De divergentie van de laserstraal bepaalt de mate waarin deze zich over een bepaalde afstand verspreidt, wat op zijn beurt de grootte van de lichtvlek op het doelobject beïnvloedt. Als de divergentie te groot is, bestrijkt de straal op grote afstanden een groter gebied, wat de meetnauwkeurigheid kan verminderen. Aan de andere kant, als de divergentie te klein is, kan de straal op grote afstanden te sterk gefocust raken, waardoor het moeilijk wordt om het gereflecteerde signaal goed te reflecteren of zelfs de ontvangst ervan te belemmeren. Daarom is de keuze van een geschikte straaldivergentie cruciaal voor de nauwkeurigheid en het toepassingsbereik van een laserafstandsmeetmodule.
2. Impact van bundeldivergentie op de prestaties van laser-afstandsmeetmodules
Straaldivergentie heeft een directe invloed op de meetnauwkeurigheid van de laserafstandsmodule. Een grotere straaldivergentie resulteert in een grotere spotgrootte, wat kan leiden tot verstrooid gereflecteerd licht en onnauwkeurige metingen. Op grotere afstanden kan een grotere spotgrootte het gereflecteerde licht verzwakken, wat de signaalkwaliteit van de sensor beïnvloedt en meetfouten vergroot. Een kleinere straaldivergentie daarentegen houdt de laserstraal over langere afstanden gefocust, wat resulteert in een kleinere spotgrootte en dus een hogere meetnauwkeurigheid. Voor toepassingen die een hoge precisie vereisen, zoals laserscanning en nauwkeurige lokalisatie, is een kleinere straaldivergentie over het algemeen de voorkeurskeuze.
Straaldivergentie hangt ook nauw samen met het meetbereik. Bij laserafstandsmodules met een grote straaldivergentie verspreidt de laserstraal zich snel over grote afstanden, waardoor het gereflecteerde signaal verzwakt en uiteindelijk het effectieve meetbereik wordt beperkt. Bovendien kan een grotere lichtvlek ervoor zorgen dat gereflecteerd licht uit meerdere richtingen komt, waardoor het voor de sensor moeilijk wordt om het signaal van het doelobject nauwkeurig te ontvangen, wat op zijn beurt de meetresultaten beïnvloedt.
Aan de andere kant zorgt een kleinere bundeldivergentie ervoor dat de laserstraal geconcentreerd blijft, waardoor het gereflecteerde licht sterk blijft en het effectieve meetbereik wordt vergroot. Hoe kleiner de bundeldivergentie van een laserafstandsmeetmodule, hoe groter het effectieve meetbereik doorgaans is.
De keuze van de bundeldivergentie hangt ook nauw samen met het toepassingsscenario van de laserafstandsmeetmodule. Voor scenario's die metingen over lange afstanden en met hoge precisie vereisen (zoals obstakeldetectie bij autonoom rijden, LiDAR), wordt doorgaans een module met een kleine bundeldivergentie gekozen om nauwkeurige metingen over grote afstanden te garanderen.
Voor metingen op korte afstand, scannen of sommige industriële automatiseringssystemen kan een module met een grotere straaldivergentie de voorkeur hebben om het dekkingsgebied te vergroten en de meetefficiëntie te verbeteren.
De straaldivergentie wordt ook beïnvloed door omgevingsomstandigheden. In complexe omgevingen met sterke reflectie-eigenschappen (zoals industriële productielijnen of het scannen van gebouwen) kan de spreiding van de laserstraal de reflectie en ontvangst van licht beïnvloeden. In dergelijke gevallen kan een grotere straaldivergentie helpen door een groter gebied te bestrijken, de sterkte van het ontvangen signaal te vergroten en omgevingsinterferentie te verminderen. Aan de andere kant kan in heldere, onbelemmerde omgevingen een kleinere straaldivergentie helpen om de meting op het doel te focussen, waardoor fouten worden geminimaliseerd.
3. Selectie en ontwerp van bundeldivergentie
De bundeldivergentie van een laserafstandsmeetmodule wordt doorgaans bepaald door het ontwerp van de laseremitter. Verschillende toepassingsscenario's en -vereisten leiden tot variaties in het ontwerp van de bundeldivergentie. Hieronder vindt u enkele veelvoorkomende toepassingsscenario's en de bijbehorende keuzes voor de bundeldivergentie:
- Hoge precisie en metingen over lange afstanden:
Voor toepassingen die zowel hoge precisie als grote meetafstanden vereisen (zoals nauwkeurige metingen, LiDAR en autonoom rijden), wordt doorgaans een kleinere straaldivergentie gekozen. Dit zorgt ervoor dat de laserstraal over langere afstanden een kleine spotgrootte behoudt, wat zowel de meetnauwkeurigheid als het bereik verbetert. Bij autonoom rijden wordt de straaldivergentie van LiDAR-systemen bijvoorbeeld doorgaans onder de 1° gehouden om verre obstakels nauwkeurig te detecteren.
- Grote dekking met lagere precisievereisten:
In scenario's waar een groter dekkingsgebied vereist is, maar precisie minder cruciaal is (zoals robotlokalisatie en omgevingsscanning), wordt doorgaans gekozen voor een grotere straaldivergentie. Hierdoor kan de laserstraal een groter gebied bestrijken, wat de detectiemogelijkheden van het apparaat verbetert en het geschikt maakt voor snel scannen of detectie van grote oppervlakken.
- Binnenmeting op korte afstand:
Voor metingen binnenshuis of op korte afstand kan een grotere bundeldivergentie de dekking van de laserstraal vergroten, waardoor meetfouten als gevolg van onjuiste reflectiehoeken worden verminderd. In dergelijke gevallen kan een grotere bundeldivergentie stabiele meetresultaten garanderen door de spotgrootte te vergroten.
4. Conclusie
Straaldivergentie is een van de belangrijkste factoren die de prestaties van laserafstandsmeetmodules beïnvloeden. Het heeft een directe invloed op de meetnauwkeurigheid, het meetbereik en de keuze van toepassingsscenario's. Een goed ontwerp van de straaldivergentie kan de algehele prestaties van de laserafstandsmeetmodule verbeteren en de stabiliteit en efficiëntie ervan in diverse toepassingen garanderen. Naarmate de technologie voor laserafstandsmeting zich verder ontwikkelt, zal het optimaliseren van de straaldivergentie een belangrijke factor worden bij het uitbreiden van het toepassingsbereik en de meetmogelijkheden van deze modules.
Lumispot
Adres: Gebouw 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, China
Telefoon: + 86-0510 87381808.
Mobiel: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Plaatsingstijd: 18-11-2024