虹科分享 | Dimetix激光测距仪如何利用反射来测量?(上)

虹科分享 | Dimetix激光测距仪如何利用反射来测量?(上)

虹科Dimetix激光测距传感器

D系列激光测距传感器的测量范围高达500米,精度为±1毫米测量频率最高可达250Hz,工作温度范围–40至+60°,防护等级IP65支持多种工业接口。 广泛应用于工矿冶金、铁路轨道、物流仓储、地质监测等工业领域。
我们致力于提供最高质量的测距传感器,高精度远距离是我们产品的测量特点,我们保证精确的长距离测量,为最精确的测量需求提供技术应用及解决方案。 
D系列激光测距传感器的测量范围高达500米,精度为±1毫米测量频率最高可达250Hz,工作温度范围–40至+60°,防护等级IP65支持多种工业接口。 广泛应用于工矿冶金、铁路轨道、物流仓储、地质监测等工业领域。
我们致力于提供最高质量的测距传感器,高精度远距离是我们产品的测量特点,我们保证精确的长距离测量,为最精确的测量需求提供技术应用及解决方案。 

测量原理

  • 反射调制激光

采用激光振幅的高频调制,并评估这些调制的高频信号(脉冲串)的相位和距离。激光束在短间隔内被放大调制,这使得它能够非常迅速地测量单个脉冲包的与距离有关的时间偏移,而且还能测量单个波在调制包内相互之间的相位偏移。因此,传感器的测量速度比平时更快,即使在很远的距离也能提供精确的值。

  • 以信号质量为依据的测量时间

– 目标状态差(暗)->测量时间

– 目标状态好(亮)->测量时间

  •  相移与TOF结合

传统上,激光测距传感器测量飞行时差或相移。但是这些方法各有优缺点:飞行时差测量速度很快,但由于时间测量要求很高,通常不够准确。相移的测量明显更准确,但由于评估更复杂,不如飞行时差测量快。Dimetix 成功地结合了这两种工艺的优点。激光测距传感器可快速测量5cm至500m的距离,精度可达毫米级

影响传感器测量的因素

关键因素增加范围/速度的因素降低范围/速度的因素
目标表面光亮和反光的表面,如目标板粗糙和黑暗的表面
空气粒子洁净的空气沙尘、大雾、强降雨、强降雪
阳光黑暗照射在目标上的阳光

所以最佳测量表面具有以下特性:

l  平整、细腻、无孔

l  漫反射(无光泽)

l  明亮稳定/低振动

l  比激光光斑大

漫反射和镜反射

漫反射定义

漫反射是指平行光线以不同角度落在表面上的反射现象。即指激光测距传感器在自然表面的测量,如道路、墙壁等进行的。

镜面反射定义

镜面反射是指平行光线以相等角度落在表面上的反射现象。镜面反射是通过光滑的表面(例如镜子)进行的。镜面反射遵循所有的三反射定律,即反射角等于入射角,法线、入射和反射光线都位于同一平面上。

即激光测距传感器在橙色反光板即反光膜上的测量(提高测量精度及频率)。在常规测量中,从大约70到100米开始,根据被测物体自然表面的质量,反射率开始逐渐减弱,以致于不再可能进行可靠的距离测量。在这种情况下就需要使用经过校准的橙色Dimetix反射板,来达到500米的测量距离(取决于传感器类型)。此外,反射板通常也会大大提高激光测距传感器的测量频率

漫反射镜面反射
入射平行线的反射以不等角度发生入射平行线的反射以相等角度发生
要求反射面粗糙要求反射面非常光滑
遵循反射定律来散射光遵循所有反射定律来形成图像
示例:由未抛光/粗糙的表面(如道路、墙壁等)反射示例:镜子/抛光金属表面的反射
几乎每个角度都存在一些非零反射率值除精确反射角外,所有角度的反射率均为0