Les modules de mesure de distance laser sont des outils de haute précision largement utilisés dans des domaines tels que la conduite autonome, les drones, l'automatisation industrielle et la robotique. Le principe de travail de ces modules implique généralement d'émettre un faisceau laser et de mesurer la distance entre l'objet et le capteur en recevant la lumière réfléchie. Parmi les différents paramètres de performance des modules de mesure de distance laser, la divergence du faisceau est un facteur crucial qui affecte directement la précision de la mesure, la plage de mesure et le choix des scénarios d'application.
1. Concept de base de la divergence du faisceau
La divergence du faisceau fait référence à l'angle auquel le faisceau laser augmente en taille transversale lorsqu'il se déplace plus loin de l'émetteur laser. En termes plus simples, plus la divergence du faisceau est petite, plus le faisceau laser reste concentré pendant la propagation; Inversement, plus la divergence du faisceau est grande, plus la poutre se propage. Dans les applications pratiques, la divergence du faisceau est généralement exprimée sous des angles (degrés ou Milliradians).
La divergence du faisceau laser détermine la quantité de diffusion sur une distance donnée, ce qui à son tour affecte la taille du spot sur l'objet cible. Si la divergence est trop grande, le faisceau couvrira une zone plus grande à de longues distances, ce qui peut réduire la précision de la mesure. D'un autre côté, si la divergence est trop petite, le faisceau peut devenir trop concentré sur de longues distances, ce qui rend difficile de réfléchir correctement ou même d'empêcher la réception du signal réfléchi. Par conséquent, la sélection d'une divergence de faisceau appropriée est cruciale pour la précision et la plage d'application d'un module de mesure de distance laser.
2. Impact de la divergence du faisceau sur les performances du module de mesure de distance laser
La divergence du faisceau affecte directement la précision de mesure du module de distance laser. Une divergence de faisceau plus grande se traduit par une taille de spot plus grande, ce qui peut entraîner des mesures de lumière réfléchie et inexacte. À des distances plus longues, une taille de spot plus grande peut affaiblir la lumière réfléchie, affectant la qualité du signal reçu par le capteur, augmentant ainsi les erreurs de mesure. En revanche, une divergence de faisceau plus petite maintient le faisceau laser focalisé sur des distances plus longues, entraînant une taille de spot plus petite et donc une précision de mesure plus élevée. Pour les applications nécessitant une haute précision, comme le balayage laser et la localisation précise, une divergence de faisceau plus petite est généralement le choix préféré.
La divergence du faisceau est également étroitement liée à la plage de mesure. Pour les modules de distance laser avec une grande divergence du faisceau, le faisceau laser se propagera rapidement sur de longues distances, affaiblissant le signal réfléchi et limitant finalement la plage de mesure effective. De plus, une taille de spot plus grande peut provoquer une lumière réfléchie provenant de plusieurs directions, ce qui rend difficile pour le capteur de recevoir avec précision le signal de la cible, ce qui affecte à son tour les résultats de la mesure.
D'un autre côté, une divergence de faisceau plus petite aide le faisceau laser à rester concentré, garantissant que la lumière réfléchie reste forte et étend ainsi la plage de mesure effective. Par conséquent, plus la divergence du faisceau d'un module de mesure de distance laser est petite, plus la plage de mesure effective s'étend généralement.
Le choix de la divergence du faisceau est également étroitement lié au scénario d'application du module de mesure de distance laser. Pour les scénarios nécessitant des mesures à longue portée et à haute précision (telles que la détection d'obstacles dans la conduite autonome, LiDAR), un module avec une petite divergence de faisceau est généralement choisi pour assurer des mesures précises à de longues distances.
Pour les mesures de courte distance, le balayage ou certains systèmes d'automatisation industrielle, un module avec une divergence de faisceau plus grande peut être préféré pour augmenter la zone de couverture et améliorer l'efficacité de la mesure.
La divergence du faisceau est également influencée par les conditions environnementales. Dans des environnements complexes avec de fortes caractéristiques réfléchissantes (telles que les lignes de production industrielles ou le balayage de construction), la propagation du faisceau laser peut affecter la réflexion et la réception de la lumière. Dans de tels cas, une divergence de faisceau plus grande peut aider en couvrant une zone plus grande, en augmentant la résistance du signal reçu et en réduisant les interférences environnementales. D'un autre côté, dans des environnements clairs et dégagés, une divergence de faisceau plus petite peut aider à concentrer la mesure sur la cible, minimisant ainsi les erreurs.
3. Sélection et conception de la divergence du faisceau
La divergence du faisceau d'un module de mesure de distance laser est généralement déterminée par la conception de l'émetteur laser. Différents scénarios et exigences d'application entraînent des variations de la conception de la divergence du faisceau. Vous trouverez ci-dessous plusieurs scénarios d'application courants et leurs choix de divergence de faisceau associés:
- Mesure de haute précision et à long terme:
Pour les applications nécessitant à la fois une haute précision et de longues distances de mesure (telles que des mesures précises, le lidar et la conduite autonome), une divergence de faisceau plus petite est généralement choisie. Cela garantit que le faisceau laser maintient une petite taille de tache sur des distances plus longues, améliorant la précision et la plage de mesure. Par exemple, dans la conduite autonome, la divergence du faisceau des systèmes LiDAR est généralement maintenue en dessous de 1 ° pour détecter avec précision les obstacles distants.
- Grande couverture avec des exigences de précision inférieures:
Dans les scénarios où une zone de couverture plus grande est nécessaire, mais la précision n'est pas aussi critique (comme la localisation du robot et le balayage environnemental), une divergence de faisceau plus grande est généralement choisie. Cela permet au faisceau laser de couvrir une zone plus large, d'améliorer les capacités de détection de l'appareil et de la rendre adaptée à un balayage rapide ou à une détection de grande région.
- Mesure de courte distance intérieure:
Pour les mesures intérieures ou à courte portée, une divergence de faisceau plus grande peut aider à augmenter la couverture du faisceau laser, réduisant les erreurs de mesure dues à des angles de réflexion inappropriés. Dans de tels cas, une divergence de faisceau plus grande peut assurer des résultats de mesure stables en augmentant la taille du spot.
4. Conclusion
La divergence du faisceau est l'un des facteurs clés affectant les performances des modules de mesure de distance laser. Il influence directement la précision de mesure, la plage de mesure et le choix des scénarios d'application. Une bonne conception de la divergence du faisceau peut améliorer les performances globales du module de mesure de distance laser, garantissant sa stabilité et son efficacité à travers diverses applications. Alors que la technologie de mesure de la distance laser continue d'évoluer, l'optimisation de la divergence du faisceau deviendra un facteur important pour étendre la plage d'application et les capacités de mesure de ces modules.
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