01 บทนำ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการเกิดขึ้นของแพลตฟอร์มการรบไร้คนขับ โดรน และอุปกรณ์พกพาสำหรับทหารแต่ละนาย เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบพกพาขนาดเล็กจึงแสดงให้เห็นถึงโอกาสในการใช้งานที่กว้างขวาง เทคโนโลยีการวัดระยะด้วยเลเซอร์แก้วเออร์เบียมที่มีความยาวคลื่น 1535 นาโนเมตรกำลังพัฒนาไปสู่ความสมบูรณ์มากขึ้นเรื่อยๆ มีข้อดีคือ ปลอดภัยต่อดวงตา สามารถทะลุทะลวงควันได้ดี และมีระยะการวัดไกล จึงเป็นทิศทางสำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยีการวัดระยะด้วยเลเซอร์
02 แนะนำผลิตภัณฑ์
เครื่องวัดระยะเลเซอร์ LSP-LRS-0310 F-04 เป็นเครื่องวัดระยะเลเซอร์ที่พัฒนาขึ้นโดยใช้เลเซอร์แก้ว Er 1535nm ที่พัฒนาขึ้นเองโดย Lumispot โดยใช้วิธีวัดระยะแบบ Time-of-Flight (TOF) แบบพัลส์เดี่ยวที่เป็นนวัตกรรมใหม่ และมีประสิทธิภาพการวัดระยะที่ยอดเยี่ยมสำหรับเป้าหมายประเภทต่างๆ – ระยะการวัดสำหรับอาคารสามารถทำได้ถึง 5 กิโลเมตรได้อย่างง่ายดาย และแม้แต่สำหรับรถยนต์ที่เคลื่อนที่เร็ว ก็สามารถวัดระยะได้อย่างเสถียรที่ 3.5 กิโลเมตร ในสถานการณ์การใช้งาน เช่น การตรวจสอบบุคคล ระยะการวัดสำหรับคนจะมากกว่า 2 กิโลเมตร ทำให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำและข้อมูลแบบเรียลไทม์ เครื่องวัดระยะเลเซอร์ LSP-LRS-0310F-04 รองรับการสื่อสารกับคอมพิวเตอร์ผ่านพอร์ตอนุกรม RS422 (มีบริการปรับแต่งพอร์ตอนุกรม TTL ด้วย) ทำให้การส่งข้อมูลสะดวกและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
รูปที่ 1 แผนภาพผลิตภัณฑ์เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ LSP-LRS-0310 F-04 และการเปรียบเทียบขนาดกับเหรียญหนึ่งหยวน
03 คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์
* การออกแบบแบบบูรณาการสำหรับการขยายลำแสง: การบูรณาการที่มีประสิทธิภาพและความสามารถในการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดียิ่งขึ้น
การออกแบบขยายลำแสงแบบบูรณาการช่วยให้การประสานงานและการทำงานร่วมกันระหว่างส่วนประกอบต่างๆ มีความแม่นยำและมีประสิทธิภาพ แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ไดโอด (LD) ให้พลังงานที่เสถียรและมีประสิทธิภาพสำหรับตัวกลางเลเซอร์ ตัวปรับลำแสงแกนเร็วและกระจกโฟกัสควบคุมรูปร่างของลำแสงได้อย่างแม่นยำ โมดูลขยายพลังงานเลเซอร์ และตัวขยายลำแสงช่วยขยายเส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสง ลดมุมการเบี่ยงเบนของลำแสง และปรับปรุงทิศทางและระยะการส่งผ่านของลำแสง โมดูลการสุ่มตัวอย่างทางแสงจะตรวจสอบประสิทธิภาพของเลเซอร์แบบเรียลไทม์เพื่อให้มั่นใจถึงเอาต์พุตที่เสถียรและเชื่อถือได้ ในขณะเดียวกัน การออกแบบแบบปิดผนึกยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ยืดอายุการใช้งานของเลเซอร์ และลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา
รูปที่ 2 ภาพจริงของเลเซอร์แก้วเออร์เบียม
* โหมดการวัดระยะทางแบบสลับเซกเมนต์: การวัดที่แม่นยำเพื่อปรับปรุงความถูกต้องในการวัดระยะทาง
วิธีการวัดระยะแบบสลับช่วง (Segmented Switching Ranging) ยึดหลักการวัดที่แม่นยำเป็นสำคัญ โดยการปรับปรุงการออกแบบเส้นทางแสงและอัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณขั้นสูง ผสานกับพลังงานสูงและลักษณะพัลส์ยาวของเลเซอร์ ทำให้สามารถทะลุทะลวงการรบกวนในชั้นบรรยากาศและรับประกันความเสถียรและความแม่นยำของผลการวัด เทคโนโลยีนี้ใช้กลยุทธ์การวัดระยะด้วยความถี่การทำซ้ำสูง โดยการปล่อยพัลส์เลเซอร์หลายพัลส์อย่างต่อเนื่อง และสะสมและประมวลผลสัญญาณสะท้อนกลับ ช่วยลดเสียงรบกวนและการแทรกแซงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนได้อย่างมาก และวัดระยะเป้าหมายได้อย่างแม่นยำ แม้ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนหรือการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย วิธีการวัดระยะแบบสลับช่วงก็ยังคงรับประกันความแม่นยำและความเสถียรของผลการวัดได้ จึงกลายเป็นวิธีการทางเทคนิคที่สำคัญในการปรับปรุงความแม่นยำในการวัดระยะ
*ระบบกำหนดเกณฑ์สองระดับช่วยชดเชยความแม่นยำในการวัดระยะ: การสอบเทียบสองครั้ง เพื่อให้ได้ความแม่นยำที่เหนือกว่าขีดจำกัด
หัวใจสำคัญของระบบการกำหนดเกณฑ์สองระดับอยู่ที่กลไกการปรับเทียบแบบคู่ ระบบจะกำหนดเกณฑ์สัญญาณสองระดับที่แตกต่างกันเพื่อจับจุดเวลาสำคัญสองจุดของสัญญาณสะท้อนเป้าหมาย จุดเวลาทั้งสองนี้จะแตกต่างกันเล็กน้อยเนื่องจากเกณฑ์ที่แตกต่างกัน แต่ความแตกต่างนี้เองที่เป็นกุญแจสำคัญในการชดเชยข้อผิดพลาด ด้วยการวัดและคำนวณเวลาที่มีความแม่นยำสูง ระบบสามารถคำนวณความแตกต่างของเวลาได้อย่างแม่นยำระหว่างสองจุดนี้ และปรับเทียบผลการวัดระยะเดิมอย่างละเอียดตามนั้น จึงช่วยปรับปรุงความแม่นยำในการวัดระยะได้อย่างมาก
รูปที่ 3 แผนภาพแสดงการชดเชยความแม่นยำในการวัดระยะทางด้วยอัลกอริทึมเกณฑ์คู่
* การออกแบบที่ใช้พลังงานต่ำ: ประสิทธิภาพสูง ประหยัดพลังงาน ประสิทธิภาพการทำงานที่เหมาะสมที่สุด
ด้วยการปรับแต่งวงจรอย่างละเอียด เช่น แผงควบคุมหลักและแผงไดรเวอร์ เราได้นำชิปประหยัดพลังงานขั้นสูงและกลยุทธ์การจัดการพลังงานที่มีประสิทธิภาพมาใช้ เพื่อให้มั่นใจว่าในโหมดสแตนด์บาย การใช้พลังงานของระบบจะถูกควบคุมอย่างเข้มงวดต่ำกว่า 0.24 วัตต์ ซึ่งลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับการออกแบบแบบดั้งเดิม ที่ความถี่ 1 เฮิรตซ์ การใช้พลังงานโดยรวมยังคงอยู่ในช่วง 0.76 วัตต์ แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ยอดเยี่ยม ในสภาวะการทำงานสูงสุด แม้ว่าการใช้พลังงานจะเพิ่มขึ้น แต่ก็ยังคงควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใน 3 วัตต์ เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่เสถียรของอุปกรณ์ภายใต้ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสูง ในขณะเดียวกันก็คำนึงถึงเป้าหมายการประหยัดพลังงานด้วย
* ประสิทธิภาพการทำงานที่เหนือกว่า: ระบายความร้อนได้ดีเยี่ยม ช่วยให้การทำงานมีเสถียรภาพและมีประสิทธิภาพ
เพื่อรับมือกับความท้าทายด้านอุณหภูมิสูง เครื่องวัดระยะเลเซอร์ LSP-LRS-0310F-04 จึงใช้ระบบระบายความร้อนขั้นสูง โดยการปรับปรุงเส้นทางการนำความร้อนภายใน เพิ่มพื้นที่ระบายความร้อน และใช้วัสดุระบายความร้อนประสิทธิภาพสูง ทำให้ผลิตภัณฑ์สามารถระบายความร้อนภายในที่เกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็ว ช่วยให้ส่วนประกอบหลักรักษาอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมภายใต้การทำงานหนักเป็นเวลานาน ความสามารถในการระบายความร้อนที่ยอดเยี่ยมนี้ไม่เพียงแต่ช่วยยืดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ แต่ยังช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรและความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพการวัดระยะอีกด้วย
* พกพาสะดวกและทนทาน: ดีไซน์ขนาดเล็ก รับประกันประสิทธิภาพยอดเยี่ยม
เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ LSP-LRS-0310F-04 โดดเด่นด้วยขนาดที่เล็กกะทัดรัด (เพียง 33 กรัม) และน้ำหนักเบา ในขณะเดียวกันก็คำนึงถึงคุณภาพการทำงานที่เสถียร ความทนทานต่อแรงกระแทกสูง และความปลอดภัยต่อดวงตาในระดับสูงสุด แสดงให้เห็นถึงความสมดุลที่ลงตัวระหว่างความสะดวกในการพกพาและความทนทาน การออกแบบผลิตภัณฑ์นี้สะท้อนให้เห็นถึงความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในความต้องการของผู้ใช้และการบูรณาการนวัตกรรมทางเทคโนโลยีในระดับสูง ทำให้เป็นที่สนใจในตลาด
04 สถานการณ์การใช้งาน
มีการนำไปใช้ในหลายสาขาเฉพาะทาง เช่น การเล็งและวัดระยะ การกำหนดตำแหน่งด้วยแสง โดรน ยานพาหนะไร้คนขับ หุ่นยนต์ ระบบขนส่งอัจฉริยะ การผลิตอัจฉริยะ โลจิสติกส์อัจฉริยะ การผลิตที่ปลอดภัย และความปลอดภัยอัจฉริยะ
05 ตัวชี้วัดทางเทคนิคหลัก
พารามิเตอร์พื้นฐานมีดังต่อไปนี้:
| รายการ | ค่า |
| ความยาวคลื่น | 1535±5 นาโนเมตร |
| มุมกระจายแสงเลเซอร์ | ≤0.6 มิลลิเรเดียน |
| ช่องรับแสง | Φ16 มม. |
| ระยะสูงสุด | ≥3.5 กม. (เป้าหมายยานพาหนะ) |
| ≥ 2.0 กม. (เป้าหมายที่เป็นมนุษย์) | |
| ≥5 กม. (เป้าหมายอาคาร) | |
| ช่วงการวัดขั้นต่ำ | ≤15 ม. |
| ความแม่นยำในการวัดระยะทาง | ≤ ±1ม. |
| ความถี่ในการวัด | 1~10Hz |
| ความละเอียดเชิงระยะทาง | ≤ 30 ม. |
| ความละเอียดเชิงมุม | 1.3 มิลลิเรเดียน |
| ความแม่นยำ | ≥98% |
| อัตราการแจ้งเตือนผิดพลาด | ≤ 1% |
| การตรวจจับหลายเป้าหมาย | เป้าหมายเริ่มต้นคือเป้าหมายแรก และเป้าหมายสูงสุดที่รองรับคือ 3 |
| อินเทอร์เฟซข้อมูล | พอร์ตอนุกรม RS422 (TTL ที่ปรับแต่งได้) |
| แรงดันไฟฟ้าที่จ่าย | แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 5 ~ 28 โวลต์ |
| การใช้พลังงานเฉลี่ย | ≤ 0.76 วัตต์ (การทำงานที่ความถี่ 1 เฮิรตซ์) |
| การใช้พลังงานสูงสุด | ≤3 วัตต์ |
| การใช้พลังงานในโหมดสแตนด์บาย | ≤0.24 วัตต์ (การใช้พลังงานเมื่อไม่ได้ทำการวัดระยะทาง) |
| การใช้พลังงานขณะนอนหลับ | ≤ 2 มิลลิวัตต์ (เมื่อดึงขา POWER_EN ลงต่ำ) |
| ตรรกะการกำหนดระยะ | พร้อมฟังก์ชันวัดระยะทางเริ่มต้นและระยะทางสุดท้าย |
| มิติ | ≤48 มม. × 21 มม. × 31 มม. |
| น้ำหนัก | 33 กรัม ± 1 กรัม |
| อุณหภูมิในการทำงาน | -40℃ ถึง +70℃ |
| อุณหภูมิในการจัดเก็บ | -55 ℃～ + 75 ℃ |
| ช็อก | ＞75 กรัม@6มิลลิวินาที |
| การสั่นสะเทือน | การทดสอบการสั่นสะเทือนความสมบูรณ์ระดับล่างทั่วไป (GJB150.16A-2009 รูปที่ C.17) |
ขนาดของตัวผลิตภัณฑ์:
รูปที่ 4 ขนาดของผลิตภัณฑ์เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ LSP-LRS-0310 F-04
06 แนวทางปฏิบัติ
* เลเซอร์ที่ปล่อยออกมาจากโมดูลวัดระยะนี้มีความยาวคลื่น 1535 นาโนเมตร ซึ่งปลอดภัยต่อดวงตาของมนุษย์ แม้ว่าจะเป็นความยาวคลื่นที่ปลอดภัยต่อดวงตาของมนุษย์ แต่ก็แนะนำไม่ให้มองเลเซอร์โดยตรง
* เมื่อปรับความขนานของแกนแสงทั้งสาม โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ปิดกั้นเลนส์รับแสงแล้ว มิเช่นนั้นตัวตรวจจับจะเสียหายอย่างถาวรเนื่องจากเสียงสะท้อนมากเกินไป
* โมดูลวัดระยะนี้ไม่ปิดสนิท โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าความชื้นสัมพัทธ์ของสภาพแวดล้อมต่ำกว่า 80% และรักษาความสะอาดของสภาพแวดล้อมเพื่อป้องกันความเสียหายต่อเลเซอร์
* ระยะการวัดของโมดูลวัดระยะนั้นสัมพันธ์กับทัศนวิสัยของบรรยากาศและลักษณะของเป้าหมาย ระยะการวัดจะลดลงในสภาพที่มีหมอก ฝน และพายุทราย เป้าหมายเช่นใบไม้สีเขียว ผนังสีขาว และหินปูนที่โผล่พ้นดิน มีค่าการสะท้อนแสงที่ดีและสามารถเพิ่มระยะการวัดได้ นอกจากนี้ เมื่อมุมเอียงของเป้าหมายเทียบกับลำแสงเลเซอร์เพิ่มขึ้น ระยะการวัดจะลดลง
* ห้ามยิงเลเซอร์ไปยังเป้าหมายที่มีการสะท้อนแสงสูง เช่น กระจกและผนังสีขาว ในระยะไม่เกิน 5 เมตรโดยเด็ดขาด เพื่อหลีกเลี่ยงเสียงสะท้อนที่รุนแรงเกินไปและอาจทำให้ตัวตรวจจับ APD เสียหาย
* ห้ามเสียบหรือถอดสายไฟขณะที่เครื่องเปิดอยู่โดยเด็ดขาด
* โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ต่อขั้วไฟฟ้าถูกต้อง มิเช่นนั้นจะทำให้เครื่องเสียหายอย่างถาวร.
วันที่เผยแพร่: 9 กันยายน 2024