Լազերային հեռավորության չափման մոդուլների ճառագայթային շեղումը և դրա ազդեցությունը չափման արդյունավետության վրա

Լազերային հեռավորության չափման մոդուլները բարձր ճշգրտության գործիքներ են, որոնք լայնորեն կիրառվում են այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են ինքնավար վարորդությունը, անօդաչու թռչող սարքերը, արդյունաբերական ավտոմատացումը և ռոբոտաշինությունը: Այս մոդուլների աշխատանքային սկզբունքը սովորաբար ներառում է լազերային ճառագայթի արձակումը և օբյեկտի ու սենսորի միջև հեռավորության չափումը՝ արտացոլված լույսը ընդունելով: Լազերային հեռավորության չափման մոդուլների տարբեր աշխատանքային պարամետրերի շարքում ճառագայթի դիվերգենցիան կարևոր գործոն է, որն անմիջականորեն ազդում է չափման ճշգրտության, չափման միջակայքի և կիրառման սցենարների ընտրության վրա:

1. Շառավղի շեղման հիմնական հասկացությունը

Ճառագայթի դիվերգենցիան վերաբերում է այն անկյանը, որի դեպքում լազերային ճառագայթիչի լայնական հատույթը մեծանում է լազերային ճառագայթիչից հեռանալուն զուգընթաց։ Ավելի պարզ ասած՝ որքան փոքր է ճառագայթի դիվերգենցիան, այնքան ավելի կենտրոնացված է մնում լազերային ճառագայթը տարածման ընթացքում. ընդհակառակը, որքան մեծ է ճառագայթի դիվերգենցիան, այնքան ավելի լայն է տարածվում ճառագայթը։ Գործնական կիրառություններում ճառագայթի դիվերգենցիան սովորաբար արտահայտվում է անկյուններով (աստիճաններով կամ միլիռադիաններով)։

Լազերային ճառագայթի դիվերգենցիան որոշում է, թե որքանով է այն տարածվում տվյալ հեռավորության վրա, ինչը, իր հերթին, ազդում է թիրախային օբյեկտի վրա կետի չափի վրա: Եթե դիվերգենցիան չափազանց մեծ է, ճառագայթը կծածկի ավելի մեծ տարածք մեծ հեռավորությունների վրա, ինչը կարող է նվազեցնել չափման ճշգրտությունը: Մյուս կողմից, եթե դիվերգենցիան չափազանց փոքր է, ճառագայթը կարող է չափազանց կենտրոնանալ մեծ հեռավորությունների վրա, ինչը դժվարացնում է դրա պատշաճ անդրադարձումը կամ նույնիսկ խոչընդոտում է անդրադարձված ազդանշանի ընդունմանը: Հետևաբար, համապատասխան ճառագայթի դիվերգենցիայի ընտրությունը կարևոր է լազերային հեռավորության չափման մոդուլի ճշգրտության և կիրառման շրջանակի համար:

2. Ճառագայթի շեղման ազդեցությունը լազերային հեռավորության չափման մոդուլի աշխատանքի վրա

Ճառագայթի դիվերգենցիան անմիջականորեն ազդում է լազերային հեռավորության մոդուլի չափման ճշգրտության վրա: Ճառագայթի ավելի մեծ դիվերգենցիան հանգեցնում է կետի ավելի մեծ չափի, ինչը կարող է հանգեցնել անդրադարձված լույսի ցրման և անճշտ չափումների: Ավելի երկար հեռավորությունների վրա կետի ավելի մեծ չափը կարող է թուլացնել անդրադարձված լույսը՝ ազդելով սենսորի կողմից ընդունվող ազդանշանի որակի վրա, այդպիսով մեծացնելով չափման սխալները: Ի տարբերություն դրա, ավելի փոքր ճառագայթի դիվերգենցիան լազերային ճառագայթը կենտրոնացնում է ավելի երկար հեռավորությունների վրա, ինչը հանգեցնում է կետի ավելի փոքր չափի և, հետևաբար, չափման ավելի բարձր ճշգրտության: Բարձր ճշգրտություն պահանջող կիրառությունների համար, ինչպիսիք են լազերային սկանավորումը և ճշգրիտ տեղայնացումը, ավելի փոքր ճառագայթի դիվերգենցիան ընդհանուր առմամբ նախընտրելի ընտրություն է:

Ճառագայթի դիվերգենցիան նույնպես սերտորեն կապված է չափման տիրույթի հետ: Լազերային հեռավորության մոդուլների դեպքում, որոնք ունեն մեծ ճառագայթային դիվերգենցիա, լազերային ճառագայթը արագ կտարածվի երկար հեռավորությունների վրա՝ թուլացնելով անդրադարձված ազդանշանը և, ի վերջո, սահմանափակելով արդյունավետ չափման տիրույթը: Բացի այդ, կետի ավելի մեծ չափը կարող է հանգեցնել անդրադարձված լույսի ներթափանցմանը բազմաթիվ ուղղություններից, ինչը դժվարացնում է սենսորի համար թիրախից ազդանշանի ճշգրիտ ընդունումը, ինչը, իր հերթին, ազդում է չափման արդյունքների վրա:

Մյուս կողմից, ճառագայթի փոքր դիվերսիան օգնում է լազերային ճառագայթին մնալ կենտրոնացված, ապահովելով, որ անդրադարձված լույսը մնա ուժեղ և այդպիսով ընդլայնի արդյունավետ չափման միջակայքը: Հետևաբար, որքան փոքր է լազերային հեռավորության չափման մոդուլի ճառագայթի դիվերսիան, այնքան ավելի է սովորաբար ընդլայնվում արդյունավետ չափման միջակայքը:

Ճառագայթի դիվերգենցիայի ընտրությունը նույնպես սերտորեն կապված է լազերային հեռավորության չափման մոդուլի կիրառման սցենարի հետ: Երկար հեռավորության և բարձր ճշգրտության չափումներ պահանջող սցենարների համար (օրինակ՝ ինքնավար վարորդության մեջ խոչընդոտների հայտնաբերում, LiDAR), սովորաբար ընտրվում է փոքր ճառագայթի դիվերգենցիայով մոդուլ՝ երկար հեռավորությունների վրա ճշգրիտ չափումներ ապահովելու համար:

Կարճ հեռավորության չափումների, սկանավորման կամ որոշ արդյունաբերական ավտոմատացման համակարգերի համար կարող է նախընտրելի լինել ավելի մեծ ճառագայթային դիվերգենցիայով մոդուլ՝ ծածկույթի տարածքը մեծացնելու և չափման արդյունավետությունը բարելավելու համար։

Ճառագայթի դիվերգենցիայի վրա ազդում են նաև շրջակա միջավայրի պայմանները: Բարդ միջավայրերում, որոնք ունեն ուժեղ անդրադարձնող բնութագրեր (օրինակ՝ արդյունաբերական արտադրական գծեր կամ շենքերի սկանավորում), լազերային ճառագայթի տարածումը կարող է ազդել լույսի անդրադարձման և ընդունման վրա: Նման դեպքերում, ավելի մեծ ճառագայթի դիվերգենցիան կարող է օգնել՝ ծածկելով ավելի մեծ տարածք, մեծացնելով ստացված ազդանշանի ուժգնությունը և նվազեցնելով շրջակա միջավայրի միջամտությունը: Մյուս կողմից, պարզ, անխոչընդոտ միջավայրերում, ավելի փոքր ճառագայթի դիվերգենցիան կարող է օգնել կենտրոնացնել չափումը թիրախի վրա՝ այդպիսով նվազագույնի հասցնելով սխալները:

3. Շինարարական ճառագայթների շեղման ընտրությունը և նախագծումը

Լազերային հեռավորության չափման մոդուլի ճառագայթի դիվերգենցիան սովորաբար որոշվում է լազերային ճառագայթիչի նախագծմամբ: Տարբեր կիրառման սցենարներն ու պահանջները հանգեցնում են ճառագայթի դիվերգենցիայի նախագծման տատանումների: Ստորև ներկայացված են մի քանի տարածված կիրառման սցենարներ և դրանց հետ կապված ճառագայթի դիվերգենցիայի ընտրություններ.

• Բարձր ճշգրտության և երկար հեռավորության չափում.

Բարձր ճշգրտություն և մեծ չափման հեռավորություններ պահանջող կիրառությունների համար (օրինակ՝ ճշգրիտ չափումներ, LiDAR և ինքնավար վարորդություն), սովորաբար ընտրվում է ավելի փոքր ճառագայթային դիվերգենցիա։ Սա ապահովում է, որ լազերային ճառագայթը պահպանի փոքր կետի չափս ավելի երկար հեռավորությունների վրա, բարելավելով չափման ճշգրտությունը և հեռավորությունը։ Օրինակ, ինքնավար վարորդության դեպքում LiDAR համակարգերի ճառագայթային դիվերգենցիան սովորաբար պահվում է 1°-ից ցածր՝ հեռավոր խոչընդոտները ճշգրիտ հայտնաբերելու համար։

• Մեծ ծածկույթ՝ ցածր ճշգրտության պահանջներով.

Այն դեպքերում, երբ պահանջվում է ավելի մեծ ծածկույթի տարածք, բայց ճշգրտությունը այդքան էլ կարևոր չէ (օրինակ՝ ռոբոտի կողմից տեղայնացումը և շրջակա միջավայրի սկանավորումը), սովորաբար ընտրվում է ավելի մեծ ճառագայթի դիվերգենցիա։ Սա թույլ է տալիս լազերային ճառագայթին ծածկել ավելի լայն տարածք, բարելավելով սարքի զգայունության հնարավորությունները և այն դարձնելով հարմար արագ սկանավորման կամ մեծ տարածքի հայտնաբերման համար։

• Ներքին կարճ հեռավորության չափում.

Փակ տարածքներում կամ կարճ հեռավորության չափումների համար, ավելի մեծ ճառագայթի դիվերսիան կարող է օգնել մեծացնել լազերային ճառագայթի ծածկույթը՝ նվազեցնելով չափման սխալները՝ պայմանավորված անպատշաճ անդրադարձման անկյուններով: Նման դեպքերում, ավելի մեծ ճառագայթի դիվերսիան կարող է ապահովել չափման կայուն արդյունքներ՝ մեծացնելով կետի չափը:

4. Եզրակացություն

Ճառագայթի դիվերգենցիան լազերային հեռավորության չափման մոդուլների աշխատանքի վրա ազդող հիմնական գործոններից մեկն է: Այն անմիջականորեն ազդում է չափման ճշգրտության, չափման միջակայքի և կիրառման սցենարների ընտրության վրա: Ճառագայթի դիվերգենցիայի ճիշտ նախագծումը կարող է բարելավել լազերային հեռավորության չափման մոդուլի ընդհանուր աշխատանքը՝ ապահովելով դրա կայունությունն ու արդյունավետությունը տարբեր կիրառություններում: Քանի որ լազերային հեռավորության չափման տեխնոլոգիան շարունակում է զարգանալ, ճառագայթի դիվերգենցիայի օպտիմալացումը կդառնա կարևոր գործոն այս մոդուլների կիրառման միջակայքի և չափման հնարավորությունների ընդլայնման գործում:

Լումիսփոթ

Հասցե՝ Շիշան շրջան, Ուսի, 214000, Չինաստան, Ֆուրոնգ 3-րդ ճանապարհ, № 99 շենք, 4-րդ շենք

Հեռ․՝ + 86-0510 87381808։

Բջջային՝ + 86-15072320922

Email: sales@lumispot.cn