레이저 거리 측정 모듈은 자율 주행, 드론, 산업 자동화 및 로봇 공학과 같은 분야에서 널리 사용되는 고정밀 도구입니다. 이들 모듈의 작동 원리는 일반적으로 레이저 빔을 방출하고 반사 된 빛을 수신하여 물체와 센서 사이의 거리를 측정하는 것입니다. 레이저 거리 측정 모듈의 다양한 성능 매개 변수 중에서 빔 발산은 측정 정확도, 측정 범위 및 애플리케이션 시나리오 선택에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소입니다.
1. 빔 발산의 기본 개념
빔 발산은 레이저 빔이 레이저 이미 터에서 더 멀리 이동함에 따라 단면 크기가 증가하는 각도를 나타냅니다. 더 간단한 용어로, 빔 발산이 작을수록 전파 동안 레이저 빔이 더 농축 된 상태로 남아있다. 반대로, 빔 발산이 클수록 빔이 넓어집니다. 실제 응용 분야에서 빔 발산은 일반적으로 각도 (도 또는 밀리 라디안)로 표현됩니다.
레이저 빔의 발산은 주어진 거리에 걸쳐 얼마나 많이 퍼지는지를 결정하여 대상 물체의 스팟 크기에 영향을 미칩니다. 발산이 너무 커지면 빔은 장거리에서 더 큰 영역을 덮어 측정 정확도를 줄일 수 있습니다. 반면, 발산이 너무 작 으면 빔이 장거리에 너무 집중되어 반사 된 신호의 수령을 제대로 반사 시키거나 심지어 반사하기가 어려워 질 수 있습니다. 따라서 레이저 거리 측정 모듈의 정확도 및 응용 범위에 적절한 빔 발산을 선택하는 것이 중요합니다.
2. 레이저 거리 측정 모듈 성능에 대한 빔 발산의 영향
빔 발산은 레이저 거리 모듈의 측정 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다. 빔 발산이 커지면 더 큰 반점 크기가 발생하여 반사 된 빛과 부정확 한 측정을 초래할 수 있습니다. 더 먼 거리에서 더 큰 반점 크기는 반사 된 빛을 약화시켜 센서에 의해 수신 된 신호 품질에 영향을 미쳐 측정 오류가 증가 할 수 있습니다. 대조적으로, 더 작은 빔 발산은 레이저 빔을 장거리에 집중시켜 스팟 크기가 더 작고 측정 정확도가 높아집니다. 레이저 스캐닝 및 정확한 위치와 같은 높은 정밀도가 필요한 응용 분야의 경우 더 작은 빔 발산이 일반적으로 선호되는 선택입니다.
빔 발산은 또한 측정 범위와 밀접한 관련이 있습니다. 큰 빔 발산이있는 레이저 거리 모듈의 경우, 레이저 빔은 장거리에 빠르게 퍼져 반사 신호를 약화시키고 궁극적으로 유효 측정 범위를 제한합니다. 또한 더 큰 반점 크기로 인해 반사 광선이 여러 방향으로 나올 수 있으므로 센서가 대상으로부터 신호를 정확하게 수신하기가 어려워서 측정 결과에 영향을 미칩니다.
반면에, 작은 빔 발산은 레이저 빔의 농축 상태를 유지하여 반사 된 빛이 강력하게 유지되어 효과적인 측정 범위를 확장하도록 도와줍니다. 따라서, 레이저 거리 측정 모듈의 빔 발산이 작을수록 효과적인 측정 범위는 전형적으로 확장됩니다.
빔 발산의 선택은 또한 레이저 거리 측정 모듈의 응용 시나리오와 밀접한 관련이 있습니다. 장거리 및 고정밀 측정이 필요한 시나리오 (자율 주행의 장애물 감지, LIDAR)의 경우 작은 빔 발산이있는 모듈이 일반적으로 먼 거리에서 정확한 측정을 보장하기 위해 선택됩니다.
단거리 측정, 스캐닝 또는 일부 산업 자동화 시스템의 경우, 더 큰 빔 발산이있는 모듈이 적용 영역을 증가시키고 측정 효율을 향상시키는 데 선호 될 수 있습니다.
빔 발산은 또한 환경 조건의 영향을받습니다. 강한 반사 특성 (예 : 산업 생산 라인 또는 건물 스캐닝)을 가진 복잡한 환경에서 레이저 빔의 확산은 빛의 반사 및 수용에 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 경우 더 큰 빔 발산은 더 큰 영역을 덮고 수신 신호의 강도를 높이고 환경 간섭을 줄임으로써 도움이 될 수 있습니다. 반면에, 명확하고 방해받지 않는 환경에서 작은 빔 발산은 대상의 측정에 초점을 맞추면 오류를 최소화 할 수 있습니다.
3. 빔 발산의 선택 및 설계
레이저 거리 측정 모듈의 빔 발산은 일반적으로 레이저 이미 터의 설계에 의해 결정됩니다. 다양한 응용 시나리오 및 요구 사항으로 인해 빔 발산 설계의 변화가 발생합니다. 다음은 몇 가지 일반적인 응용 프로그램 시나리오와 관련 빔 발산 선택입니다.
- 높은 정밀 및 장거리 측정 :
높은 정밀도 및 긴 측정 거리 (예 : 정확한 측정, LIDAR 및 자율 주행)가 필요한 응용 분야의 경우 더 작은 빔 발산이 일반적으로 선택됩니다. 이를 통해 레이저 빔은 더 먼 거리에 걸쳐 작은 스팟 크기를 유지하여 측정 정확도와 범위를 모두 향상시킵니다. 예를 들어, 자율 주행에서, LIDAR 시스템의 빔 발산은 일반적으로 먼 장애물을 정확하게 감지하기 위해 1 ° 미만으로 유지됩니다.
- 정밀 요구 사항이 낮은 대규모 범위 :
더 큰 커버리지 영역이 필요한 시나리오에서는 정밀도가 중요하지 않으며 (예 : 로봇 현지화 및 환경 스캔) 더 큰 빔 발산이 일반적으로 선택됩니다. 이를 통해 레이저 빔은 더 넓은 영역을 덮고 장치의 감지 기능을 향상시키고 빠른 스캔 또는 대규모 감지에 적합합니다.
- 실내 단거리 측정 :
실내 또는 단거리 측정의 경우 더 큰 빔 발산은 레이저 빔의 커버리지를 증가시켜 부적절한 반사 각도로 인해 측정 오류를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 경우 더 큰 빔 발산은 스팟 크기를 증가시켜 안정적인 측정 결과를 보장 할 수 있습니다.
4. 결론
빔 발산은 레이저 거리 측정 모듈의 성능에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나입니다. 측정 정확도, 측정 범위 및 응용 프로그램 시나리오 선택에 직접 영향을 미칩니다. 빔 발산의 적절한 설계는 레이저 거리 측정 모듈의 전반적인 성능을 향상시켜 다양한 응용 분야에서 안정성과 효율성을 보장 할 수 있습니다. 레이저 거리 측정 기술이 계속 발전함에 따라 빔 발산 최적화는 이러한 모듈의 응용 범위 및 측정 기능을 확장하는 데 중요한 요소가 될 것입니다.
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