การเบี่ยงเบนของลำแสงเลเซอร์ในโมดูลวัดระยะทางและผลกระทบต่อประสิทธิภาพการวัด

โมดูลวัดระยะด้วยเลเซอร์เป็นเครื่องมือที่มีความแม่นยำสูงซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น การขับขี่อัตโนมัติ โดรน ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม และหุ่นยนต์ หลักการทำงานของโมดูลเหล่านี้โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการปล่อยลำแสงเลเซอร์และวัดระยะห่างระหว่างวัตถุกับเซ็นเซอร์โดยการรับแสงสะท้อน ในบรรดาพารามิเตอร์ประสิทธิภาพต่างๆ ของโมดูลวัดระยะด้วยเลเซอร์ การเบี่ยงเบนของลำแสงเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำในการวัด ระยะการวัด และการเลือกสถานการณ์การใช้งาน

1. แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับการเบี่ยงเบนของลำแสง

การเบี่ยงเบนของลำแสงหมายถึงมุมที่ขนาดหน้าตัดของลำแสงเลเซอร์เพิ่มขึ้นเมื่อเดินทางไกลจากตัวปล่อยเลเซอร์ กล่าวโดยง่ายคือ ยิ่งการเบี่ยงเบนของลำแสงน้อยลง ลำแสงเลเซอร์ก็จะยิ่งเข้มข้นมากขึ้นในระหว่างการแพร่กระจาย ในทางกลับกัน ยิ่งการเบี่ยงเบนของลำแสงมากขึ้น ลำแสงก็จะยิ่งกระจายออกไปกว้างขึ้น ในทางปฏิบัติ การเบี่ยงเบนของลำแสงมักแสดงในหน่วยมุม (องศาหรือมิลลิเรเดียน)

การกระจายตัวของลำแสงเลเซอร์เป็นตัวกำหนดว่าลำแสงจะกระจายออกไปมากน้อยเพียงใดในระยะทางที่กำหนด ซึ่งส่งผลต่อขนาดจุดบนวัตถุเป้าหมาย หากการกระจายตัวมากเกินไป ลำแสงจะครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ขึ้นในระยะทางไกล ซึ่งอาจลดความแม่นยำในการวัด ในทางกลับกัน หากการกระจายตัวน้อยเกินไป ลำแสงอาจรวมแสงมากเกินไปในระยะทางไกล ทำให้ยากต่อการสะท้อนอย่างเหมาะสม หรืออาจขัดขวางการรับสัญญาณสะท้อน ดังนั้น การเลือกค่าการกระจายตัวของลำแสงที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความแม่นยำและขอบเขตการใช้งานของโมดูลวัดระยะทางด้วยเลเซอร์

2. ผลกระทบของการเบี่ยงเบนของลำแสงต่อประสิทธิภาพของโมดูลวัดระยะทางด้วยเลเซอร์

การเบี่ยงเบนของลำแสงส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำในการวัดของโมดูลวัดระยะด้วยเลเซอร์ การเบี่ยงเบนของลำแสงที่มากขึ้นจะทำให้ขนาดจุดแสงใหญ่ขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่แสงสะท้อนที่กระจัดกระจายและการวัดที่ไม่แม่นยำ ในระยะทางที่ไกลขึ้น ขนาดจุดแสงที่ใหญ่ขึ้นอาจทำให้แสงสะท้อนอ่อนลง ส่งผลต่อคุณภาพสัญญาณที่เซ็นเซอร์ได้รับ จึงเพิ่มข้อผิดพลาดในการวัด ในทางตรงกันข้าม การเบี่ยงเบนของลำแสงที่น้อยลงจะช่วยให้ลำแสงเลเซอร์โฟกัสได้ดีในระยะทางที่ไกลขึ้น ส่งผลให้ขนาดจุดแสงเล็กลงและมีความแม่นยำในการวัดสูงขึ้น สำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น การสแกนด้วยเลเซอร์และการระบุตำแหน่งที่แม่นยำ การเบี่ยงเบนของลำแสงที่น้อยลงจึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมกว่าโดยทั่วไป

การเบี่ยงเบนของลำแสงมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับระยะการวัด สำหรับโมดูลวัดระยะด้วยเลเซอร์ที่มีการเบี่ยงเบนของลำแสงมาก ลำแสงเลเซอร์จะกระจายตัวอย่างรวดเร็วในระยะทางไกล ทำให้สัญญาณสะท้อนอ่อนลง และในที่สุดก็จำกัดระยะการวัดที่มีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ขนาดจุดที่ใหญ่ขึ้นอาจทำให้แสงสะท้อนมาจากหลายทิศทาง ทำให้เซ็นเซอร์รับสัญญาณจากเป้าหมายได้อย่างไม่แม่นยำ ซึ่งส่งผลต่อผลการวัดในที่สุด

ในทางกลับกัน การกระจายลำแสงที่น้อยลงจะช่วยให้ลำแสงเลเซอร์มีความเข้มข้นมากขึ้น ทำให้แสงสะท้อนยังคงแรง และขยายช่วงการวัดที่มีประสิทธิภาพได้ ดังนั้น ยิ่งการกระจายลำแสงของโมดูลวัดระยะด้วยเลเซอร์น้อยลงเท่าใด ช่วงการวัดที่มีประสิทธิภาพก็จะยิ่งกว้างขึ้นเท่านั้น

การเลือกค่าการกระจายลำแสงยังมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสถานการณ์การใช้งานของโมดูลวัดระยะด้วยเลเซอร์ สำหรับสถานการณ์ที่ต้องการการวัดระยะไกลและความแม่นยำสูง (เช่น การตรวจจับสิ่งกีดขวางในการขับขี่อัตโนมัติ, LiDAR) โดยทั่วไปจะเลือกโมดูลที่มีค่าการกระจายลำแสงแคบเพื่อให้มั่นใจได้ว่าการวัดมีความแม่นยำในระยะไกล

สำหรับการวัดในระยะใกล้ การสแกน หรือระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมบางระบบ อาจเลือกใช้โมดูลที่มีมุมกระจายลำแสงกว้างกว่า เพื่อเพิ่มพื้นที่ครอบคลุมและปรับปรุงประสิทธิภาพการวัด

การกระจายตัวของลำแสงยังได้รับอิทธิพลจากสภาพแวดล้อมด้วย ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนซึ่งมีคุณสมบัติการสะท้อนแสงสูง (เช่น สายการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรมหรือการสแกนอาคาร) การกระจายตัวของลำแสงเลเซอร์อาจส่งผลต่อการสะท้อนและการรับแสง ในกรณีเช่นนี้ การกระจายตัวของลำแสงที่มากขึ้นสามารถช่วยได้โดยการครอบคลุมพื้นที่ที่กว้างขึ้น เพิ่มความแรงของสัญญาณที่ได้รับ และลดการรบกวนจากสภาพแวดล้อม ในทางกลับกัน ในสภาพแวดล้อมที่โล่งและไม่มีสิ่งกีดขวาง การกระจายตัวของลำแสงที่น้อยลงสามารถช่วยให้การวัดโฟกัสไปที่เป้าหมายได้ดีขึ้น จึงช่วยลดข้อผิดพลาดได้

3. การเลือกและการออกแบบการกระจายลำแสง

โดยทั่วไปแล้ว การกระจายลำแสงของโมดูลวัดระยะทางด้วยเลเซอร์จะถูกกำหนดโดยการออกแบบตัวปล่อยเลเซอร์ สถานการณ์การใช้งานและข้อกำหนดที่แตกต่างกันจะส่งผลให้การออกแบบการกระจายลำแสงแตกต่างกันไป ด้านล่างนี้คือสถานการณ์การใช้งานทั่วไปหลายประการและตัวเลือกการกระจายลำแสงที่เกี่ยวข้อง:

• การวัดที่มีความแม่นยำสูงและระยะไกล:

สำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูงและระยะการวัดที่ไกล (เช่น การวัดที่แม่นยำ ระบบ LiDAR และการขับขี่อัตโนมัติ) โดยทั่วไปจะเลือกค่าการเบี่ยงเบนของลำแสงที่แคบกว่า เพื่อให้แน่ใจว่าลำแสงเลเซอร์ยังคงมีขนาดจุดเล็กในระยะทางที่ไกลขึ้น ช่วยเพิ่มทั้งความแม่นยำและระยะการวัด ตัวอย่างเช่น ในการขับขี่อัตโนมัติ ค่าการเบี่ยงเบนของลำแสงของระบบ LiDAR โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 1° เพื่อตรวจจับสิ่งกีดขวางที่อยู่ไกลได้อย่างแม่นยำ

• ครอบคลุมพื้นที่กว้างขวางด้วยความต้องการความแม่นยำที่ต่ำกว่า:

ในสถานการณ์ที่ต้องการพื้นที่ครอบคลุมกว้างขึ้น แต่ความแม่นยำไม่สำคัญมากนัก (เช่น การระบุตำแหน่งหุ่นยนต์และการสแกนสภาพแวดล้อม) โดยทั่วไปจะเลือกใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีการกระจายตัวกว้างขึ้น ซึ่งจะช่วยให้ลำแสงเลเซอร์ครอบคลุมพื้นที่กว้างขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพการตรวจจับของอุปกรณ์ และทำให้เหมาะสำหรับการสแกนอย่างรวดเร็วหรือการตรวจจับพื้นที่ขนาดใหญ่

• การวัดระยะใกล้ภายในอาคาร:

สำหรับการวัดในอาคารหรือในระยะใกล้ การกระจายลำแสงที่กว้างขึ้นจะช่วยเพิ่มพื้นที่ครอบคลุมของลำแสงเลเซอร์ ลดข้อผิดพลาดในการวัดเนื่องจากมุมสะท้อนที่ไม่เหมาะสม ในกรณีเช่นนี้ การกระจายลำแสงที่กว้างขึ้นจะช่วยให้ได้ผลการวัดที่เสถียรมากขึ้นโดยการเพิ่มขนาดจุดลำแสง

4. บทสรุป

การเบี่ยงเบนของลำแสงเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของโมดูลวัดระยะด้วยเลเซอร์ มันส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำในการวัด ระยะการวัด และการเลือกสถานการณ์การใช้งาน การออกแบบการเบี่ยงเบนของลำแสงที่เหมาะสมสามารถเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของโมดูลวัดระยะด้วยเลเซอร์ ทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรและประสิทธิภาพในการใช้งานต่างๆ เนื่องจากเทคโนโลยีการวัดระยะด้วยเลเซอร์ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง การปรับการเบี่ยงเบนของลำแสงให้เหมาะสมจึงกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการขยายขอบเขตการใช้งานและความสามารถในการวัดของโมดูลเหล่านี้

ลูมิสปอต

ที่อยู่: อาคาร 4 เลขที่ 99 ถนนฟู่หรงสาย 3 เขตซีซาน เมืองอู๋ซี 214000 ประเทศจีน

โทร: +86-0510 87381808

โทรศัพท์มือถือ: +86-15072320922

Email: sales@lumispot.cn