I moduli di misurazione di distanza laser sò strumenti di alta precisione largamente utilizati in campi cum'è a guida autonoma, i droni, l'automatizazione industriale è a robotica. U principiu di funziunamentu di sti moduli implica tipicamente l'emissione di un raghju laser è a misurazione di a distanza trà l'ughjettu è u sensore ricevendu a luce riflessa. Trà i vari parametri di prestazione di i moduli di misurazione di distanza laser, a divergenza di u raghju hè un fattore cruciale chì influenza direttamente a precisione di a misurazione, a gamma di misurazione è a scelta di i scenarii d'applicazione.
1. Cuncettu di basa di divergenza di u fasciu
A divergenza di u fasciu si riferisce à l'angulu à u quale u fasciu laser aumenta in dimensione di sezione trasversale mentre si alluntana da l'emettitore laser. In termini più simplici, più chjuca hè a divergenza di u fasciu, più cuncintratu hè u fasciu laser durante a propagazione; à u cuntrariu, più grande hè a divergenza di u fasciu, più largu hè u fasciu. In l'applicazioni pratiche, a divergenza di u fasciu hè generalmente espressa in anguli (gradi o milliradianti).
A divergenza di u raghju laser determina quantu si sparghje annantu à una distanza data, ciò chì à u so tornu affetta a dimensione di u puntu nantu à l'ughjettu bersagliu. Sè a divergenza hè troppu grande, u raghju coprirà una zona più grande à longhe distanze, ciò chì pò riduce a precisione di a misurazione. D’altronde, sè a divergenza hè troppu chjuca, u raghju pò diventà troppu focalizatu à longhe distanze, rendendu difficiule a riflessione curretta o ancu impedendu a ricezione di u signale riflessu. Dunque, a selezzione di una divergenza di raghju adatta hè cruciale per a precisione è a gamma d'applicazione di un modulu di misurazione di distanza laser.
2. Impattu di a Divergenza di u Fasciu nantu à e Prestazioni di u Modulu di Misurazione di a Distanza Laser
A divergenza di u fasciu affetta direttamente a precisione di misurazione di u modulu di distanza laser. Una divergenza di u fasciu più grande si traduce in una dimensione di spot più grande, chì pò purtà à luce riflessa sparsa è misurazioni imprecise. À distanze più lunghe, una dimensione di spot più grande pò indebulisce a luce riflessa, affettendu a qualità di u signale ricevutu da u sensore, aumentendu cusì l'errori di misurazione. In cuntrastu, una divergenza di u fasciu più chjuca mantene u fasciu laser focalizatu nantu à distanze più lunghe, risultendu in una dimensione di spot più chjuca è dunque in una precisione di misurazione più alta. Per l'applicazioni chì richiedenu alta precisione, cum'è a scansione laser è a lucalizazione precisa, una divergenza di u fasciu più chjuca hè generalmente a scelta preferita.
A divergenza di u fasciu hè ancu strettamente ligata à a gamma di misurazione. Per i moduli di distanza laser cù una grande divergenza di u fasciu, u fasciu laser si sparghjerà rapidamente nantu à longhe distanze, indebulendu u signale riflessu è limitendu infine a gamma di misurazione efficace. Inoltre, una dimensione di spot più grande pò fà chì a luce riflessa venga da parechje direzzioni, rendendu difficiule per u sensore di riceve accuratamente u signale da u bersagliu, ciò chì à u so tornu influenza i risultati di misurazione.
Da l'altra parte, una divergenza di u fasciu più chjuca aiuta u fasciu laser à stà cuncintratu, assicurendu chì a luce riflessa resti forte è cusì estende a gamma di misurazione efficace. Dunque, più chjuca hè a divergenza di u fasciu di un modulu di misurazione di distanza laser, più si estende tipicamente a gamma di misurazione efficace.
A scelta di a divergenza di u fasciu hè ancu strettamente ligata à u scenariu d'applicazione di u modulu di misurazione di a distanza laser. Per i scenarii chì richiedenu misurazioni à longa distanza è d'alta precisione (cum'è a rilevazione d'ostaculi in a guida autonoma, LiDAR), un modulu cù una piccula divergenza di u fasciu hè tipicamente sceltu per assicurà misurazioni precise à longhe distanze.
Per e misurazioni à corta distanza, a scansione, o certi sistemi di automatizazione industriale, un modulu cù una divergenza di u fasciu più grande pò esse preferitu per aumentà l'area di copertura è migliurà l'efficienza di misurazione.
A divergenza di u fasciu hè ancu influenzata da e cundizioni ambientali. In ambienti cumplessi cù forti caratteristiche riflettenti (cum'è e linee di pruduzzione industriale o a scansione di edifici), a diffusione di u fasciu laser pò influenzà a riflessione è a ricezione di a luce. In tali casi, una divergenza di u fasciu più grande pò aiutà cuprendu una zona più grande, aumentendu a forza di u signale ricevutu è riducendu l'interferenze ambientali. D’altronde, in ambienti chjari è senza ostaculi, una divergenza di u fasciu più chjuca pò aiutà à fucalizà a misurazione nantu à u bersagliu, minimizendu cusì l'errori.
3. Selezzione è cuncepimentu di a divergenza di u fasciu
A divergenza di u fasciu di un modulu di misurazione di distanza laser hè tipicamente determinata da u disignu di l'emettitore laser. Diversi scenarii d'applicazione è requisiti risultanu in variazioni in u disignu di a divergenza di u fasciu. Quì sottu sò parechji scenarii d'applicazione cumuni è e so scelte di divergenza di u fasciu assuciate:
- Misurazione d'alta precisione è à longa distanza:
Per l'applicazioni chì richiedenu sia alta precisione sia lunghe distanze di misurazione (cum'è misurazioni precise, LiDAR è guida autonoma), si sceglie generalmente una divergenza di u fasciu più chjuca. Questu assicura chì u fasciu laser mantenga una piccula dimensione di u puntu annantu à distanze più lunghe, aumentendu sia a precisione di a misurazione sia a portata. Per esempiu, in a guida autonoma, a divergenza di u fasciu di i sistemi LiDAR hè tipicamente mantenuta sottu à 1° per rilevà accuratamente ostaculi distanti.
- Grande cupertura cù esigenze di precisione più basse:
In scenarii induve hè necessaria una zona di cupertura più grande, ma a precisione ùn hè micca cusì critica (cum'è a lucalizazione di robot è a scansione ambientale), si sceglie tipicamente una divergenza di fasciu più grande. Questu permette à u fasciu laser di copre una zona più larga, rinfurzendu e capacità di rilevamentu di u dispusitivu è rendendulu adattatu per una scansione rapida o una rilevazione di grandi superfici.
- Misurazione à corta distanza interna:
Per e misurazioni in interni o à corta distanza, una divergenza di u fasciu più grande pò aiutà à aumentà a cupertura di u fasciu laser, riducendu l'errori di misurazione dovuti à anguli di riflessione impropri. In tali casi, una divergenza di u fasciu più grande pò assicurà risultati di misurazione stabili aumentendu a dimensione di u spot.
4. Cunclusione
A divergenza di u fasciu hè unu di i fattori chjave chì influenzanu e prestazioni di i moduli di misurazione di a distanza laser. Influenza direttamente a precisione di a misurazione, a gamma di misurazione è a scelta di scenarii d'applicazione. Una cuncepzione adatta di a divergenza di u fasciu pò migliurà e prestazioni generali di u modulu di misurazione di a distanza laser, assicurendu a so stabilità è efficienza in varie applicazioni. Cù l'evoluzione cuntinua di a tecnulugia di misurazione di a distanza laser, l'ottimisazione di a divergenza di u fasciu diventerà un fattore impurtante per allargà a gamma d'applicazione è e capacità di misurazione di sti moduli.
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Data di publicazione: 18 di nuvembre di u 2024