Rad i upotreba laserskih senzora za mjerenje udaljenosti
1. Razvoj laserskih senzora udaljenosti vremena prolaza
Primena lasera u detekcijskom polju je veoma široka, tehnički sadržaj je veoma bogat, a uticaj na društvenu proizvodnju i život je takođe veoma očigledan. Lasersko određivanje raspona je jedna od najranijih primjena lasera. To je zato što laser ima mnoge prednosti kao što su jaka usmjerenost, velika svjetlina i dobra monohromatika. Prije 1965. godine, Sovjetski Savez je koristio laser za mjerenje udaljenosti između Zemlje i Mjeseca (380´103km) sa greškom od samo 250m. Amerikanci su 1969. godine sletjeli na Mjesec sa stražnjim reflektorom na Mjesecu, a laserima su izmjerili udaljenost između Zemlje i Mjeseca, sa greškom od samo 15 cm. Osnovni princip korištenja vremena laserskog prijenosa za mjerenje udaljenosti je određivanje ciljne udaljenosti mjerenjem vremena potrebnog da laser ide naprijed-nazad. . Upravo sada:. Iako lasersko mjerenje vremena prolaza ima jednostavan princip i strukturu, u prošlosti se uglavnom koristilo u vojnim i naučnim istraživanjima, ali je rijetko u industrijskoj automatizaciji. Pošto je cena laserskog senzora za daljinsko upravljanje previsoka, uglavnom nekoliko hiljada dolara. Gotovo svi industrijski korisnici traže senzor koji omogućava preciznu detekciju udaljenosti na većim udaljenostima. Budući da će u mnogim slučajevima instaliranje senzora na blizinu biti ograničeno fizičkom lokacijom i proizvodnim okruženjem, današnji laserski senzor udaljenosti vremena prolaska će riješiti problem za inženjere u takvim prilikama.
2. Princip rada
Kada laserski senzor vremena prolaska radi, laserska dioda je usmjerena na metu i emituje laserske impulse. Nakon što se reflektira od mete, lasersko svjetlo se raspršuje u svim smjerovima. Dio raspršene svjetlosti se vraća u prijemnik senzora, gdje se hvata optičkim sistemom i snima na lavinu fotodiodu. Lavina fotodioda je optički senzor sa unutrašnjim pojačanjem tako da može detektovati izuzetno slabe svetlosne signale. Udaljenost do mete može se odrediti snimanjem i obradom vremena proteklog od trenutka slanja svjetlosnog impulsa do povratka. Laserski senzori vremena tranzita moraju odrediti vrijeme tranzita s izuzetnom preciznošću jer je brzina svjetlosti tako velika. Na primjer, brzina svjetlosti je oko 3´108m/s, da bi se postigla rezolucija od 1mm, elektronsko kolo senzora za vremenski raspon mora biti u stanju razlikovati sljedeće izuzetno kratko vrijeme: 0,001m¸ (3´108m/s)=3ps Da bismo razlikovali vrijeme od 3ps, ovo je prevelik zahtjev za elektronsku tehnologiju, a cijena implementacije je previsoka. Ali današnji jeftini laserski senzori vremena prolaska uredno zaobilaze ovu prepreku, koristeći jednostavan statistički princip, pravilo prosjeka, kako bi postigli rezoluciju od 1 mm i jamčili brz odgovor.
3. Riješite probleme koji se ne mogu riješiti drugim tehnologijama
Laserski senzori udaljenosti mogu se koristiti tamo gdje druge tehnologije ne mogu. Na primjer, uobičajeni fotoelektrični senzor koji broji svjetlost reflektovanu od mete također može obaviti veliki broj zadataka preciznog otkrivanja položaja kada je meta vrlo blizu. Međutim, kada je meta daleko ili se boja mete promijeni, običnim fotoelektričnim senzorima je teško nositi se. Dok napredni senzori za suzbijanje pozadinske buke i senzori triangulacije dobro rade kada se boja mete promijeni, njihova izvedba postaje manje predvidljiva kada ugao mete nije fiksiran ili je meta presvijetla. Osim toga, triangulacijski senzori općenito imaju domet ograničen na 0.5m. Ultrazvučni senzori se također često koriste za otkrivanje objekata na većim udaljenostima, a budući da nisu optički, na njih ne utječu promjene boje. Međutim, ultrazvučni senzori mjere udaljenost na osnovu brzine zvuka, tako da imaju neke inherentne nedostatke i ne mogu se koristiti u sljedećim situacijama. ①Kada cilj koji se mjeri nije okomit na sondu senzora. Zato što cilj ultrazvučne detekcije mora biti pod uglom ne većim od 10 stepen u odnosu na vertikalni azimut senzora. ②Kada je potrebno da prečnik snopa bude mali. Budući da je opći ultrazvučni snop prečnika 0,76 cm kada je udaljen 2 m od senzora. ③Prilike kada su vidljive svjetlosne mrlje potrebne za kalibraciju položaja. ④ vjetrovite prilike. ⑤ vakuum prilike. ⑥ Prilike u kojima je temperaturni gradijent veliki. Jer u ovom slučaju, brzina zvuka će se promijeniti. ⑦ Prilike koje zahtijevaju brzu reakciju. Laserski senzor udaljenosti može riješiti detekciju svih gore navedenih prilika.
