أصبحت Laser Rangefinder واحدة من التقنيات الأساسية في مجال القياس الحديث بسبب دقة عالية ، واستجابة سريعة وقدرة قوية لمكافحة التداخل. من الاستطلاع العسكري إلى الإلكترونيات الاستهلاكية ، من الأتمتة الصناعية إلى القيادة المستقلة ، فهو في كل مكان. ستقوم هذه المقالة بتحليل مبدأ العمل بعمق ، والتصنيف الفني ، والمكونات الأساسية ، وسيناريوهات التطبيق ، واتجاهات التطوير المستقبلية لـ Laser Rangefinder ، وتمنحك فهمًا شاملاً لهذه التكنولوجيا الرئيسية.
1. المبادئ الأساسية لقياس مسافة الليزر
تتمثل الوظيفة الأساسية لرفاق نطاق الليزر في حساب المسافة بين كائن مستهدف بدقة وأداة قياس من خلال عملية انتشار وانعكاس ضوء الليزر. وفقًا لطرق قياس المسافة المختلفة ، يمكن تقسيم قياس مسافة الليزر إلى المبادئ الثلاثة التالية:
1. وقت الرحلة (TOF)
مبدأ TOF هو أحد أكثر الطرق الكلاسيكية في نظام قياس المسافة. يحسب المسافة عن طريق قياس وقت رحلة الليزر من الانبعاث إلى الهدف ثم العودة. نموذجه الرياضي هو:
المسافة=سرعة الضوء × الوقت \/ 2
على سبيل المثال ، في مسح واجهة البناء ، يمكن لنظام TOF الحصول على بيانات عن بعد عشرات الآلاف من النقاط في غضون بضع ثوان لتحقيق النمذجة عالية الدقة. نظرًا لمجموعة واسعة من التطبيقات (التي تتراوح من بضعة أمتار إلى بضعة كيلومترات) ، فهي مهمة بشكل خاص في سيناريوهات مثل تفتيش الطائرات بدون طيار والاستطلاع العسكري ورسم خرائط الرادار.
2. طريقة تراوح الفرق في المرحلة
هذه الطريقة مناسبة بشكل أساسي لقياسات المسافة المتوسطة والقصيرة. عادة ما تكون دقتها أعلى من TOF وهي مناسبة لمتطلبات قياس المسافة على مستوى الملليمتر. تنتقل إشارة الليزر بعد التعديل ، وتحسب الطرف المتلقي الفرق البصري من خلال مقارنة اختلاف الطور بين الموجة المرسلة والموجة التي تم إرجاعها ، وأخيراً تحصل على المسافة المستهدفة. نظرًا لسرعة القياس السريع والدقة العالية ، يتم استخدامها على نطاق واسع في أنظمة تحديد المواقع الصناعية ونمذجة المساحة المنزلية الذكية.
3. طريقة التثليث
تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي لقياس المسافات القصيرة ويعتمد على علاقة المثلث الهندسي المتكونة بين جهاز إرسال الليزر والمستقبل والنقطة المستهدفة. تتمثل ميزة التثليث في أن دقة النطاق لها عالية ، والتي يمكن أن تصل إلى مستوى الميكرون ، وهي مناسبة للتصنيع الصناعي عالي الدقة ، وفحص ثنائي الفينيل متعدد الكلور والتعرف البصري الروبوت.
2. المكونات الأساسية لـ Laser RangeFinder
يعتمد أداء Laser RangeFinder بشكل كبير على العمل المنسق للوحدات الداخلية الخاصة به. الوحدات الرئيسية هي كما يلي:
1. وحدة انبعاث الليزر
هذه الوحدة هي "مصدر الضوء" لنظام RangeFinder Laser ، ويستخدم في الغالب ثنائيات الليزر في نطاق 905nm أو 1550nm. بالمقارنة مع 905nm ، فإن الليزر 1550nm لا يعمل بشكل أفضل فقط من حيث سلامة العين البشرية ، ولكن لديه أيضًا تغلغل أقوى ، ومناسب للاستخدام في البيئات القاسية مثل الضوء القوي والرطوبة العالية والغبار العالي.
تنقسم الليزر إلى فئتين:
ليزر النبض: يستخدم في نظام TOF ، مع ناتج النبض القصير عالي الطاقة ؛
ليزر الموجة المستمر: شائع الاستخدام في نظام اختلاف الطور ، تعديل الطور السهل وإزالة التشكيل.
2. النظام البصري
تركز عدسة الإرسال على شعاع الليزر وتقلل من زاوية التباعد ؛
تقوم العدسة المستقبلة بجمع أكبر قدر ممكن من الضوء المنعكس لتحسين حساسية الاستلام للنظام ؛
يتم استخدام مرشح الأشعة تحت الحمراء لحماية الضوء المرئي وأشعة الشمس لتحسين القدرة المضادة للتداخل.
3
يتمتع APD بخصائص مكاسب عالية وهي مناسبة لقياس المسافات الطويلة ؛
يتمتع SPAD بحساسية عالية للغاية وغالبًا ما تستخدم لقياس المسافة الطويلة أو قياس المسافة في البيئات المظلمة.
4. وحدة معالجة الإشارات
استخدم TDC عالي الأداء لحساب وقت الرحلة ، والتعاون مع DSP أو FPGA لمعالجة البيانات عالية السرعة والتصفية ، والتعويضات وغيرها من الخوارزميات لتحقيق ملاحظات دقيقة في الوقت الفعلي.
5. النظام المساعد
تعوض IMU عن الأخطاء الناجمة عن اهتزاز RangeFinder ؛
يتم استخدام GPS\/RTK مجتمعة لتحقيق وضع عالي الدقة ، مثل الشائع في المسح والطائرات بدون طيار الزراعية.
3. سيناريوهات تطبيق Laser Rangefinders
1. العسكرية والأمن
في العمليات التكتيكية ، يتم استخدام أجهزة مجموعة الليزر على نطاق واسع في القنص والقفل المستهدف والاستطلاع بدون طيار وتوجيهات الصواريخ. يمكنهم دمج أنظمة الحساب الباليستية لتحقيق تكامل "التخلص من الإطلاق" ، مما يحسن بشكل كبير دقة التصوير والكفاءة.
2. المسح و GIS
تلعب المحطات الكلية ورادار الليزر (LIDAR) دورًا رئيسيًا في التخطيط الحضري ، ومسح المناجم ، وإحصاءات موارد الغابات وغيرها من المجالات. يمكن لنظام الليزر إنشاء خرائط طبوغرافية ونماذج ثلاثية الأبعاد بسرعة ، وتحميلها إلى منصة GIS في الوقت الفعلي لتحليل صنع القرار.
3. الأتمتة الصناعية
في أنظمة مثل خطوط التجميع عالية الدقة ، وتحديد المواقع البصرية الروبوت ، ومركبات الدليل التلقائي لوجستيات المستودعات (AGVS) ، توفر أدوات نطاق الليزر دعمًا للمواقع الديناميكية. على سبيل المثال ، تستخدم شركة تصنيع كبيرة أجهزة استشعار الليزر لمراقبة أخطاء المنتج وزيادة معدل العائد إلى أكثر من 98 ٪.
4. القيادة المستقلة والنقل الذكي
باعتباره المكون الأساسي لنظام الإدراك للمركبات المستقلة ، يمكن أن يدرك رادار الليزر النمذجة في الوقت الفعلي للبيئة المحيطة والاكتشاف الهدف الديناميكي وتخطيط المسار. بالاقتران مع الكاميرات ورادارات الموجة ملليمتر ، فإنه يشكل نظام إدراك السلامة الكامل.
5. الإلكترونيات الاستهلاكية والرياضة
تستخدم أنظمة تركيز الليزر على نطاق واسع في الهواتف الذكية لتحسين سرعة الرماية والدقة ؛ تساعد Golf Rangefinders اللاعبين على فهم مسافة الطلقات في الوقت الفعلي ؛ تستخدم الروبوتات الكاسحة التنقل بالليزر لبناء خرائط عالية الدقة لتحسين كفاءة التنظيف.
4. اتجاهات التنمية المستقبلية
1. رادار ليزر الحالة الصلبة
يعتمد رادار الليزر التقليدي على الهياكل الدوارة الميكانيكية. يحقق رادار الحالة الصلبة المسح الضوئي بدون تلامس من خلال MEMS micromirrors ، وصفائف OPA البصرية ، وما إلى ذلك ، مما يحسن الموثوقية ويقلل من التكاليف. من المتوقع أن تستخدم على نطاق واسع في القيادة المستقلة والروبوتات.
2. الانصهار متعدد المستشعر
تم دمج نظام Ranging Laser مع التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء ، والكاميرات ، ورادارات الموجة ملليمتر ، وما إلى ذلك لتحسين متانة النظام. في الليل أو في الظروف الجوية القاسية ، يمكن لنظام تصور الاندماج الحفاظ على ناتج مستقر.
3. الذكاء ومعالجة الذكاء الاصطناعي
بمساعدة خوارزميات الذكاء الاصطناعى وتقنية الحوسبة الحافة ، يمكن للبيانات الناجمة عن الليزر تحديد الكائنات ، وتتبع الأهداف الديناميكية ، والتنبؤ بتغيرات المسار في الوقت الفعلي. على سبيل المثال ، في التخزين الذكي ، تجمع أنظمة الملاحة بالليزر بين الخوارزميات المرئية منظمة العفو الدولية لتحقيق الفرز غير المأهولة.
4. التصغير وتصميم الطاقة المنخفضة
من خلال تطوير تغليف الرقائق وتكنولوجيا الفوتونيك السيليكون ، تتحرك الوحدات النمطية للليزر نحو حجم "حجم أظافر الأظافر" ، ويمكن استخدامها على نطاق واسع في مشاهد خفيفة الوزن مثل أكواب AR والساعات الذكية والطائرات بدون طيار في المستقبل.
5. تقنية الاندماج بالأشعة تحت الحمراء تساعد على قياس المسافة - شركة Hangzhou Huirui Technology Co. ، Ltd.
مع زيادة النضج لتكنولوجيا الاندماج متعددة المستشعرات ، أصبح التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء مكملاً قويًا لقياس مسافة الليزر. منذ تأسيسها في عام 2013 ، تركز شركة Hangzhou Huirui Technology Co. ، Ltd. على تطوير الأشعة تحت الحمراءالتكنولوجيا الأساسية للتصوير الحراريوLaser RangeFinderوتنفيذ الحلول ، ويلتزم ببناء منصة خدمة إدراك ذكية في العالم.
كمؤسسة وطنية عالية التقنية ، يقع مقرها الرئيسي في Hangzhou Huirui Technology Co. ، Ltd. في Hangzhou ، مع منافذ الخدمة في 27 مدينة حول العالم ، و 50 مركزًا توصيلًا يوفرون الدعم الفني في جميع الأحوال الجوية بأكثر من 200 لغة ، وتغطي الصناعة العسكرية ، والتشغيل الصناعي ، وتفتيش الطاقة ، ومواجهة حريق الغابات ، ومراقبة الحدود على الحدود.
يمكن دمج منتجه الرئيسي ، التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء ، بسلاسة مع نظام قياس المسافة بالليزر لتعزيز قدرة مكافحة التدخل في التعرف على الهدف ونظام قياس المسافة. في الليل أو في بيئات الرؤية المنخفضة للغاية ، يمكن لشركة Hangzhou Huirui Technology Co. ، Ltd. أن تساعد تقنية الأشعة تحت الحمراء في الطائرات بدون طيار بدقة في تحديد العقبات واكتشاف مصادر الحرارة ، وتستخدم على نطاق واسع في الحريق في الإنذار المبكر ، ودوريات أمن الحدود ، وبناء المدينة الذكية وغيرها من الحقول.
فضلاً عن ذلك،شركة Hangzhou Huirui Technology Co. ، Ltd.يوفر أيضًا خدمات مخصصة ويمكنه تطوير وحدات حصرية وفقًا لاحتياجات الصناعات المختلفة لمساعدة العملاء على بناء أنظمة ذكية وفعالة وآمنة.
6. الخلاصة
نظرًا لأن حجر الزاوية في أنظمة الإدراك الذكي ، فإن التكنولوجيا التي تتراوح بالليزر تخترق بسرعة جميع مناحي الحياة. مدفوعة بالذكاء الاصطناعي والحوسبة الحافة وتقنيات الانصهار متعددة المستشعرات ، تتوسع حدود تطبيقها باستمرار. من التصنيع الصناعي عالي الدقة إلى القيادة المستقلة إلى محطات المستهلكين الشخصية ، تقود أدوات مجموعة الليزر ثورة في "الدقة والذكاء". ستلعب شركات مثل Hangzhou Huirui Technology Co. ، التي لديها استشعار الأشعة تحت الحمراء وقدرات الخدمة العالمية ، دورًا متزايد الأهمية في هذا التحول ، مما يتيح العديد من الصناعات من التحرك نحو مستقبل أكثر ذكاءً.
