Een artikel zal je laten zien over laser variërend
2023-02-13
Volgens Maims Consulting kwam kort nadat 's werelds eerste Ruby -laser uitkwam in 1960, de laser variërende technologie met precisie variërend toen het hoofddoel werd geboren. Laser variërend * * wordt al lang in het leger gebruikt, en vervolgens, met zijn sterke anti-interferentievermogen en hoge nauwkeurigheid, heeft het een enorme rol gespeeld op vele gebieden, zoals ruimtevaart, bouwonderzoek en mapping, windenergie-industrie, intelligente transport, industriële productie enzovoort.
Met de snelle ontwikkeling van industriële automatisering en machinevisie is laserrendement een zeer belangrijke non-contact detectiemethode gebleken in veel toepassingen zoals detectie, meting en controle. Tegelijkertijd, laser variërend, als het uitgangspunt van high-end technologieën zoals lasersnelheidsmeting, laser volgen, laser driedimensionale beeldvorming en laserradar (LIDAR), krijgt steeds meer aandacht. Mimes Consulting zal zich richten op het introduceren en bespreken van verschillende huidige mainstream laser variërende methoden.
1. Classificatie van de laserbereikmethode
Volgens het basisprincipe kunnen laserbereikingsmethoden worden onderverdeeld in twee categorieën: Time of Flight (TOF) -methode en Space Geometry-methode, zoals getoond in figuur 1. Onder hen omvat de methode voor tijdstip-vlucht een directe TOF-methode (pulstype) en indirecte TOF-methode (fasetype); Ruimtelijke geometrische methoden omvatten voornamelijk triangulatie en interferometrie.
Pulslaser variërend is een uiteenlopende methode dat lasertechnologie * * * al lang wordt gebruikt op het gebied van enquête en mapping. Het verkrijgt de informatie van de doelafstand door het tijdsinterval tussen het uitgezonden licht en de ontvangen lichtpuls direct te meten, zoals weergegeven in figuur 2. De gemeten afstand kan worden uitgedrukt als:
Waar D de gemeten afstand is, is C de snelheid van lichtvoortplanting in de lucht en ∆ T is de retourstreep van de laserstraal van emissie tot receptie.
Pulslaser heeft een kleine emissiehoek, relatief geconcentreerde energie in de ruimte en een hoog onmiddellijk vermogen. Deze kenmerken kunnen worden gebruikt om verschillende middellange laserafels, laserradars, etc. te maken, enz. De pulslaser variërende methode telt echter de tijd tussen het ontvangen en ontvangen van pulsen door een hoogfrequente klokaandrijfteller, waardoor de cyclus van de telling van de tellende methode niet geschikt is voor kortafstandsmetingen.
Op dit moment wordt gepulseerde laser-variërend veel gebruikt in enquêtes op lange afstand en lage nauwkeurigheid, zoals topografische en geomorfologische enquêtes, geologische exploratie, engineeringconstructie-enquêtes, vliegtuighoogte-enquêtes, satellietcorrelatie variërend, afstandsmeting tussen celestiale lichamen, enz., Enz.
3. Fase laser variërend - indirecte TOF -methode
Fase Laser Ranging maakt gebruik van de frequentie van de radioband om de amplitude van de laserstraal te moduleren en de fasevertraging te meten die wordt gegenereerd door het modulatielampje voor één retour, en vervolgens de afstand om te zetten die wordt weergegeven door de fasevertraging volgens de golflengte van het modulatielampje. Deze methode meet indirect de tijd door het faseverschil te meten, dus wordt het ook wel indirecte TOF -methode genoemd.
Zoals getoond in figuur 4, uitgaande van de gemoduleerde frequentie is f, is de gemoduleerde golfvorm λ = c/ f, c de snelheid van het licht en de gemeten faseverschuiving van gemoduleerd lichtgolfsignaal is ∆ φ, dan is de rondwegtijd van de laser tussen het meetpunt en het doel kan worden berekend ∆ t = ∆ φ/ 2 π f, dus de gemeten afstand d is:
Wanneer de doelafstand D echter toeneemt, kan de waarde van fasevertraging groter zijn dan een periode van sinusvormige gemoduleerde lichtgolf, namelijk ∆ φ = 2 π (n+∆ n), n en ∆ n zijn respectievelijk integrale en fractionele delen van de cyclus, dus de gemeten afstand d is:
Waar, l = c/ 2f = λ/ 2 wordt de lengte van de meetliniaal genoemd, en de lengte van de fase -variërende kan worden beschouwd als λ/ de afstand d wordt gemeten met een liniaal van 2. De afstand kan worden verkregen door n en ∆ n te bepalen. Om dit probleem op te lossen, is het noodzakelijk om dezelfde afstand te meten met gemoduleerde lichtgolfsignalen van meerdere frequenties, die ook de liniaalfrequentie in fase -variërend wordt genoemd. Als de gemeten afstand kleiner is dan de lengte van de liniaal, n = 0, is de oplossingwaarde * * *. Wanneer de nauwkeurigheid van de fasemeting vast is, hoe lager de frequentie van de meetliniaal, hoe groter de variërende fout, die niet is toegestaan bij het variërend van hoge precisie. Integendeel, hoe hoger de frequentie van de geselecteerde heerser, hoe hoger de meetnauwkeurigheid, maar de N -waarde op dit moment zal groter zijn dan 1, en er is een probleem van meerdere oplossingen. Om deze tegenspraak op te lossen, selecteert in praktische toepassingen meestal een liniaal die de variërende nauwkeurigheid van het instrument bepaalt en verschillende hulpheeters die het bereik bepalen, die respectievelijk fijne meting van de liniaal en ruwe meting worden genoemd, en de twee combineert om de twee te verkrijgen om een hoge nauwkeurigheid te verkrijgen.
De meetnauwkeurigheid van faselaser variërend kan (sub) millimeter -niveau bereiken, en het meetbereik is van decimeter tot kilometer, dus het wordt veel gebruikt in het kort en gemiddeld bereik.
4. Multi-golflengte interferentie Laser variërend
Interferometrisch bereik is een van de klassieke precisie -variërende methoden. Volgens het interferentieprincipe van het licht, overladen twee rijen licht met een vast faseverschil en met dezelfde frequentie dezelfde trillingsrichting of een kleine hoek tussen de trillingsrichtingen elkaar, die interferentiefenomeen zullen produceren.
Zoals getoond in figuur 6, wordt het schematische diagram van de veelgebruikte Michelson -interferometer getoond. De laser uitgezonden door de laser is verdeeld in gereflecteerd licht S1 en overgedragen licht S2 door de spectroscoop. De twee stralen worden teruggewend door de vaste spiegel M1 en de beweegbare spiegel M2 respectievelijk, en de twee convergeren in de spectroscoop om een coherente balk te vormen. Dan is de gecombineerde bundelintensiteit die ik is:
Wanneer afstand d = m λ (m is een geheel getal), de gecombineerde bundelamplitude * *, lichtintensiteit * *, die heldere strepen vormt; Wanneer d = (2m+1) λ/ bij 2 uur, zijn de fasen van de twee lichtstralen tegenover, de amplitudes van de twee stralen annuleren elkaar en de lichtintensiteit is * * * klein, die donkere strepen vormen. Volgens dit principe is interferometrische laser variërend om de lichte en donkere interferentie franjes van foto -elektrische detectoren om te zetten in elektrische signalen, die worden geteld door foto -elektrische tellers, om de meting van afstand en verplaatsing te realiseren.
Vanwege de golflengte van de laser λ kan de resolutie van interferometrische laser variërend NM bereiken en de nauwkeurigheid is zeer hoog. De hierboven genoemde traditionele laserinterferometrische variërende technologie meet echter alleen de relatieve verplaatsing en kan de afstandsinformatie van het doel niet verkrijgen. Tegelijkertijd, om de nauwkeurigheid van continue metingen te waarborgen, moet het doelwit langs een vaste geleidrail bewegen en kan het optische pad niet worden onderbroken. Volgens het interferentieprincipe kan de meettechnologie bovendien alleen de fasewaarde in het bereik van 0 tot 2 π verkrijgen, en rekening houdend met de laserround-trip-afstand, is het equivalent om alleen λ/ te meten als de afstand verandert binnen het bereik van 2, de te gemeten afstand in een groter bereik zal onzeker zijn omdat de 2 π multiple van de fase niet kan worden bepaald. Deze λ/ 2 Het bereik wordt meestal het ondubbelzinnige bereik van laser * * afstandsmeting genoemd. Als volgt:
Waar D de gemeten afstand is, is M en ε de gehele getal en de decimale volgorde van interferentierand die in de gemeten afstand is opgenomen. De decimale volgorde kan worden verkregen door meting, terwijl M een onbepaalde waarde is.
Om deze tegenstelling op te lossen, wordt de methode van interferentie met meerdere golflengte meestal aangenomen om te voldoen aan de vereisten van hoge resolutie en uitbreiding van niet-ambiguïteitsbereik. Het basisprincipe van interferometrie met meerdere golflengte is om de decimale meervoudige methode te gebruiken en het concept van synthetische golflengte erop te ontwikkelen.
Multi-golflengte interferometrisch bereik (MWI) begon met het dual-golflengte interferentie-experiment uitgevoerd door Amerikaanse wetenschappers Wyant en Polhemus in de vroege jaren 1970. Deze methode maakt gebruik van twee lasers met verschillende golflengten λ 1 、 λ 2 Voer interferentiemeting uit voor de onbekende afstand tegelijkertijd en breng deze in de gemeten afstand D van de bovenstaande formule:
Om de twee vergelijkingen op te lossen, zijn er:
Waar zijn de synthetische equivalente golflengte, MS en ε s respectievelijk λ s interferentie -rand geheel getal en decimale volgorde.
Als de samengestelde golflengte wordt beschouwd als de variërende golflengte, is de fase -informatie die overeenkomt met de onbekende afstand het verschil tussen de variërende fasen van de oorspronkelijke twee golflengten, zodat de onbekende afstand kan worden opgelost. Het niet-ambiguatiebereik van afstandsmeting wordt uitgebreid tot de helft van de synthetische golflengte. Uit de formule moet de synthetische golflengte groter zijn dan λ 1 en λ 2。
Op dezelfde manier kan de methode verder worden ontwikkeld met het idee van meerdere heersers om rekening te houden met het meetbereik en nauwkeurigheid. De laser met meerdere golflengte kan worden gebruikt om de afstand tegelijkertijd te meten om composietgolflengten op meerdere niveaus van verschillende schalen te genereren. De lange synthetische golflengte van * * * wordt gebruikt om het meetbereik van * * * te bereiken, en het verkregen afstandsmeetresultaat wordt gebruikt als de afstandsreferentiewaarde van de kortere synthetische golflengte, om het bereik van het bereik van het bereik van * * * * * * * * * en * * te realiseren.
Deze methode vereist echter meerdere golflengten van laser, wat betekent dat meerdere laserbronnen vereist zijn. Gezien het feit dat elke laserbron zijn eigen laserfrequentie-stabilisatie-apparaat nodig heeft en meerdere lasers een hoog precieze optische bundelcombinatie nodig hebben, is de structuur van het gehele laser * * afstandsmeetsysteem relatief complex en de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van het systeem zal onvermijdelijk tot op zekere hoogte worden beïnvloed.
5. FM CW Laser Ranging
Frequentie gemoduleerd continue golf (FMCW) laser variërend is een andere interferometrische methode die * * * meting kan realiseren. Het combineert de voordelen van optische interferometrie en radiostadartechnologie. Het basisprincipe van FMCW -meting is het realiseren van interferometrie door de frequentie van laserstraal te moduleren. Over het algemeen wordt de laser waarvan de frequentie van uitgangslaserstraal verandert met de tijd gebruikt als de lichtbron en de Michelson -interferometer wordt gebruikt als het basisinterferometrische optische pad. De informatie over frequentieverschil wordt gegenereerd volgens het verschillende optische pad van het referentielicht en het meetlicht. De afstandsinformatie van de twee stralen kan worden verkregen na het extraheren van het signaal en de verwerking, en de meting van de * * afstand kan worden gerealiseerd.
Neem Sawtooth -modulatie als voorbeeld. Het is een sinussignaal waarvan de frequentie lineair verandert met de tijd in een zaagtandvorm. De momentane frequentie van het gemeten licht en het referentielicht verandert met de tijd, zoals weergegeven in figuur 7.
Stel de frequentie van het referentielicht in als FT, de frequentie van het meetlicht als FR, de modulatiebandbreedte als ∆ F, de modulatieperiode als t, en de afstand als D. Het meetlicht zal een tijdsvertraging hebben ten opzichte van het referentielampje door verschillende transmissiepaden als τ, waarbij FT periodiek verandert tussen F0 en FM volgens de Sawtooth -golf, toen de expressie van FT en FR is als volgende:
Dan is het gegenereerde beat -signaal Fif:
Dus de gemeten afstand:
De frequentie gemoduleerde continue golf laser variërend neemt laser als drager, en alle omgevingsinterferentie beïnvloedt alleen de lichtintensiteit van het gemeten signaal, maar niet de frequentie -informatie. Daarom kan het een hoge rangen nauwkeurigheid en een sterk vermogen om te weerstaan om te weerstaan om de interferentie van het omgevingslicht te weerstaan, en de nauwkeurigheid kan het micronniveau bereiken. Het is momenteel een onderzoekshotspot in grote en zeer nauwkeurige meettoepassingen. Deze meetmethode vereist echter een hoge stabiliteit en lineariteit van de laserstraalfrequentie, waardoor de realisatie van het systeem complexer wordt, en het meetbereik wordt beperkt door de periode T.
6. Driehoekig laser variërend
Driehoekige laser variërend betekent dat de lichtbron, het gemeten objectoppervlak en het lichtontvangstsysteem samen een driehoekig optisch pad vormen. Het licht dat wordt uitgestoten door de laserbron is gericht op de collimerende lens en vervolgens incident op het gemeten objectoppervlak. Het lichtontvangstsysteem ontvangt het verspreide licht van het invallende punt en beeelt het op het gevoelige oppervlak van de foto -elektrische detector. Het is een meetmethode om de bewegende afstand van het gemeten objectoppervlak te meten door de verplaatsing van het lichtpunt op het beeldoppervlak.
Volgens de hoekrelatie tussen de invallende laserstraal en de normale lijn van het gemeten objectoppervlak zijn er in het algemeen twee variërende methoden: schuin en direct, zoals weergegeven in figuur 8. In het algemeen is de directe lasertriangulatiemethode eenvoudiger in geometrische algoritme dan de schuin laser triangulatiemethode en de fout is relatief klein en het volume kan worden ontworpen om meer compact en compact te zijn. In de industrie wordt vaak de directe laserbereikingsmethode gebruikt.
Compared with phase laser ranging and frequency modulated continuous wave laser ranging, triangulation laser ranging has many advantages, such as simple structure, fast testing speed, flexible and convenient use, low cost, etc. However, the accuracy of triangulation laser ranging will gradually deteriorate with the increase of distance, and since in the laser triangulation system, the photoelectric detector receives the scattered light from the target surface to worden gemeten, deze variërende methode is over het algemeen geschikt voor binnenshuis, het is niet geschikt voor het werken in een buitenlandse achtergrond buiten of binnenshuis. Daarom is het toepassingsbereik van triangulatie laser variërend voornamelijk kleine verplaatsingsmeting, die veel worden gebruikt bij het meten van objectoppervlakcontour, breedte, dikte en andere hoeveelheden, zoals lichaamsmodeloppervlakontwerp, lasersnijden, vegen robot, enz. In de auto -industrie.
Met de snelle ontwikkeling van industriële automatisering en machinevisie is laserrendement een zeer belangrijke non-contact detectiemethode gebleken in veel toepassingen zoals detectie, meting en controle. Tegelijkertijd, laser variërend, als het uitgangspunt van high-end technologieën zoals lasersnelheidsmeting, laser volgen, laser driedimensionale beeldvorming en laserradar (LIDAR), krijgt steeds meer aandacht. Mimes Consulting zal zich richten op het introduceren en bespreken van verschillende huidige mainstream laser variërende methoden.
1. Classificatie van de laserbereikmethode
Volgens het basisprincipe kunnen laserbereikingsmethoden worden onderverdeeld in twee categorieën: Time of Flight (TOF) -methode en Space Geometry-methode, zoals getoond in figuur 1. Onder hen omvat de methode voor tijdstip-vlucht een directe TOF-methode (pulstype) en indirecte TOF-methode (fasetype); Ruimtelijke geometrische methoden omvatten voornamelijk triangulatie en interferometrie.
2. Pulslaser variërend - Directe TOF -methode
Pulslaser variërend is een uiteenlopende methode dat lasertechnologie * * * al lang wordt gebruikt op het gebied van enquête en mapping. Het verkrijgt de informatie van de doelafstand door het tijdsinterval tussen het uitgezonden licht en de ontvangen lichtpuls direct te meten, zoals weergegeven in figuur 2. De gemeten afstand kan worden uitgedrukt als:
Waar D de gemeten afstand is, is C de snelheid van lichtvoortplanting in de lucht en ∆ T is de retourstreep van de laserstraal van emissie tot receptie.
Pulslaser heeft een kleine emissiehoek, relatief geconcentreerde energie in de ruimte en een hoog onmiddellijk vermogen. Deze kenmerken kunnen worden gebruikt om verschillende middellange laserafels, laserradars, etc. te maken, enz. De pulslaser variërende methode telt echter de tijd tussen het ontvangen en ontvangen van pulsen door een hoogfrequente klokaandrijfteller, waardoor de cyclus van de telling van de tellende methode niet geschikt is voor kortafstandsmetingen.
Op dit moment wordt gepulseerde laser-variërend veel gebruikt in enquêtes op lange afstand en lage nauwkeurigheid, zoals topografische en geomorfologische enquêtes, geologische exploratie, engineeringconstructie-enquêtes, vliegtuighoogte-enquêtes, satellietcorrelatie variërend, afstandsmeting tussen celestiale lichamen, enz., Enz.
3. Fase laser variërend - indirecte TOF -methode
Fase Laser Ranging maakt gebruik van de frequentie van de radioband om de amplitude van de laserstraal te moduleren en de fasevertraging te meten die wordt gegenereerd door het modulatielampje voor één retour, en vervolgens de afstand om te zetten die wordt weergegeven door de fasevertraging volgens de golflengte van het modulatielampje. Deze methode meet indirect de tijd door het faseverschil te meten, dus wordt het ook wel indirecte TOF -methode genoemd.
Zoals getoond in figuur 4, uitgaande van de gemoduleerde frequentie is f, is de gemoduleerde golfvorm λ = c/ f, c de snelheid van het licht en de gemeten faseverschuiving van gemoduleerd lichtgolfsignaal is ∆ φ, dan is de rondwegtijd van de laser tussen het meetpunt en het doel kan worden berekend ∆ t = ∆ φ/ 2 π f, dus de gemeten afstand d is:
Wanneer de doelafstand D echter toeneemt, kan de waarde van fasevertraging groter zijn dan een periode van sinusvormige gemoduleerde lichtgolf, namelijk ∆ φ = 2 π (n+∆ n), n en ∆ n zijn respectievelijk integrale en fractionele delen van de cyclus, dus de gemeten afstand d is:
Waar, l = c/ 2f = λ/ 2 wordt de lengte van de meetliniaal genoemd, en de lengte van de fase -variërende kan worden beschouwd als λ/ de afstand d wordt gemeten met een liniaal van 2. De afstand kan worden verkregen door n en ∆ n te bepalen. Om dit probleem op te lossen, is het noodzakelijk om dezelfde afstand te meten met gemoduleerde lichtgolfsignalen van meerdere frequenties, die ook de liniaalfrequentie in fase -variërend wordt genoemd. Als de gemeten afstand kleiner is dan de lengte van de liniaal, n = 0, is de oplossingwaarde * * *. Wanneer de nauwkeurigheid van de fasemeting vast is, hoe lager de frequentie van de meetliniaal, hoe groter de variërende fout, die niet is toegestaan bij het variërend van hoge precisie. Integendeel, hoe hoger de frequentie van de geselecteerde heerser, hoe hoger de meetnauwkeurigheid, maar de N -waarde op dit moment zal groter zijn dan 1, en er is een probleem van meerdere oplossingen. Om deze tegenspraak op te lossen, selecteert in praktische toepassingen meestal een liniaal die de variërende nauwkeurigheid van het instrument bepaalt en verschillende hulpheeters die het bereik bepalen, die respectievelijk fijne meting van de liniaal en ruwe meting worden genoemd, en de twee combineert om de twee te verkrijgen om een hoge nauwkeurigheid te verkrijgen.
De meetnauwkeurigheid van faselaser variërend kan (sub) millimeter -niveau bereiken, en het meetbereik is van decimeter tot kilometer, dus het wordt veel gebruikt in het kort en gemiddeld bereik.
4. Multi-golflengte interferentie Laser variërend
Interferometrisch bereik is een van de klassieke precisie -variërende methoden. Volgens het interferentieprincipe van het licht, overladen twee rijen licht met een vast faseverschil en met dezelfde frequentie dezelfde trillingsrichting of een kleine hoek tussen de trillingsrichtingen elkaar, die interferentiefenomeen zullen produceren.
Zoals getoond in figuur 6, wordt het schematische diagram van de veelgebruikte Michelson -interferometer getoond. De laser uitgezonden door de laser is verdeeld in gereflecteerd licht S1 en overgedragen licht S2 door de spectroscoop. De twee stralen worden teruggewend door de vaste spiegel M1 en de beweegbare spiegel M2 respectievelijk, en de twee convergeren in de spectroscoop om een coherente balk te vormen. Dan is de gecombineerde bundelintensiteit die ik is:
Wanneer afstand d = m λ (m is een geheel getal), de gecombineerde bundelamplitude * *, lichtintensiteit * *, die heldere strepen vormt; Wanneer d = (2m+1) λ/ bij 2 uur, zijn de fasen van de twee lichtstralen tegenover, de amplitudes van de twee stralen annuleren elkaar en de lichtintensiteit is * * * klein, die donkere strepen vormen. Volgens dit principe is interferometrische laser variërend om de lichte en donkere interferentie franjes van foto -elektrische detectoren om te zetten in elektrische signalen, die worden geteld door foto -elektrische tellers, om de meting van afstand en verplaatsing te realiseren.
Vanwege de golflengte van de laser λ kan de resolutie van interferometrische laser variërend NM bereiken en de nauwkeurigheid is zeer hoog. De hierboven genoemde traditionele laserinterferometrische variërende technologie meet echter alleen de relatieve verplaatsing en kan de afstandsinformatie van het doel niet verkrijgen. Tegelijkertijd, om de nauwkeurigheid van continue metingen te waarborgen, moet het doelwit langs een vaste geleidrail bewegen en kan het optische pad niet worden onderbroken. Volgens het interferentieprincipe kan de meettechnologie bovendien alleen de fasewaarde in het bereik van 0 tot 2 π verkrijgen, en rekening houdend met de laserround-trip-afstand, is het equivalent om alleen λ/ te meten als de afstand verandert binnen het bereik van 2, de te gemeten afstand in een groter bereik zal onzeker zijn omdat de 2 π multiple van de fase niet kan worden bepaald. Deze λ/ 2 Het bereik wordt meestal het ondubbelzinnige bereik van laser * * afstandsmeting genoemd. Als volgt:
Waar D de gemeten afstand is, is M en ε de gehele getal en de decimale volgorde van interferentierand die in de gemeten afstand is opgenomen. De decimale volgorde kan worden verkregen door meting, terwijl M een onbepaalde waarde is.
Om deze tegenstelling op te lossen, wordt de methode van interferentie met meerdere golflengte meestal aangenomen om te voldoen aan de vereisten van hoge resolutie en uitbreiding van niet-ambiguïteitsbereik. Het basisprincipe van interferometrie met meerdere golflengte is om de decimale meervoudige methode te gebruiken en het concept van synthetische golflengte erop te ontwikkelen.
Multi-golflengte interferometrisch bereik (MWI) begon met het dual-golflengte interferentie-experiment uitgevoerd door Amerikaanse wetenschappers Wyant en Polhemus in de vroege jaren 1970. Deze methode maakt gebruik van twee lasers met verschillende golflengten λ 1 、 λ 2 Voer interferentiemeting uit voor de onbekende afstand tegelijkertijd en breng deze in de gemeten afstand D van de bovenstaande formule:
Om de twee vergelijkingen op te lossen, zijn er:
Waar zijn de synthetische equivalente golflengte, MS en ε s respectievelijk λ s interferentie -rand geheel getal en decimale volgorde.
Als de samengestelde golflengte wordt beschouwd als de variërende golflengte, is de fase -informatie die overeenkomt met de onbekende afstand het verschil tussen de variërende fasen van de oorspronkelijke twee golflengten, zodat de onbekende afstand kan worden opgelost. Het niet-ambiguatiebereik van afstandsmeting wordt uitgebreid tot de helft van de synthetische golflengte. Uit de formule moet de synthetische golflengte groter zijn dan λ 1 en λ 2。
Op dezelfde manier kan de methode verder worden ontwikkeld met het idee van meerdere heersers om rekening te houden met het meetbereik en nauwkeurigheid. De laser met meerdere golflengte kan worden gebruikt om de afstand tegelijkertijd te meten om composietgolflengten op meerdere niveaus van verschillende schalen te genereren. De lange synthetische golflengte van * * * wordt gebruikt om het meetbereik van * * * te bereiken, en het verkregen afstandsmeetresultaat wordt gebruikt als de afstandsreferentiewaarde van de kortere synthetische golflengte, om het bereik van het bereik van het bereik van * * * * * * * * * en * * te realiseren.
Deze methode vereist echter meerdere golflengten van laser, wat betekent dat meerdere laserbronnen vereist zijn. Gezien het feit dat elke laserbron zijn eigen laserfrequentie-stabilisatie-apparaat nodig heeft en meerdere lasers een hoog precieze optische bundelcombinatie nodig hebben, is de structuur van het gehele laser * * afstandsmeetsysteem relatief complex en de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van het systeem zal onvermijdelijk tot op zekere hoogte worden beïnvloed.
5. FM CW Laser Ranging
Frequentie gemoduleerd continue golf (FMCW) laser variërend is een andere interferometrische methode die * * * meting kan realiseren. Het combineert de voordelen van optische interferometrie en radiostadartechnologie. Het basisprincipe van FMCW -meting is het realiseren van interferometrie door de frequentie van laserstraal te moduleren. Over het algemeen wordt de laser waarvan de frequentie van uitgangslaserstraal verandert met de tijd gebruikt als de lichtbron en de Michelson -interferometer wordt gebruikt als het basisinterferometrische optische pad. De informatie over frequentieverschil wordt gegenereerd volgens het verschillende optische pad van het referentielicht en het meetlicht. De afstandsinformatie van de twee stralen kan worden verkregen na het extraheren van het signaal en de verwerking, en de meting van de * * afstand kan worden gerealiseerd.
Neem Sawtooth -modulatie als voorbeeld. Het is een sinussignaal waarvan de frequentie lineair verandert met de tijd in een zaagtandvorm. De momentane frequentie van het gemeten licht en het referentielicht verandert met de tijd, zoals weergegeven in figuur 7.
Stel de frequentie van het referentielicht in als FT, de frequentie van het meetlicht als FR, de modulatiebandbreedte als ∆ F, de modulatieperiode als t, en de afstand als D. Het meetlicht zal een tijdsvertraging hebben ten opzichte van het referentielampje door verschillende transmissiepaden als τ, waarbij FT periodiek verandert tussen F0 en FM volgens de Sawtooth -golf, toen de expressie van FT en FR is als volgende:
Dan is het gegenereerde beat -signaal Fif:
Dus de gemeten afstand:
De frequentie gemoduleerde continue golf laser variërend neemt laser als drager, en alle omgevingsinterferentie beïnvloedt alleen de lichtintensiteit van het gemeten signaal, maar niet de frequentie -informatie. Daarom kan het een hoge rangen nauwkeurigheid en een sterk vermogen om te weerstaan om te weerstaan om de interferentie van het omgevingslicht te weerstaan, en de nauwkeurigheid kan het micronniveau bereiken. Het is momenteel een onderzoekshotspot in grote en zeer nauwkeurige meettoepassingen. Deze meetmethode vereist echter een hoge stabiliteit en lineariteit van de laserstraalfrequentie, waardoor de realisatie van het systeem complexer wordt, en het meetbereik wordt beperkt door de periode T.
6. Driehoekig laser variërend
Driehoekige laser variërend betekent dat de lichtbron, het gemeten objectoppervlak en het lichtontvangstsysteem samen een driehoekig optisch pad vormen. Het licht dat wordt uitgestoten door de laserbron is gericht op de collimerende lens en vervolgens incident op het gemeten objectoppervlak. Het lichtontvangstsysteem ontvangt het verspreide licht van het invallende punt en beeelt het op het gevoelige oppervlak van de foto -elektrische detector. Het is een meetmethode om de bewegende afstand van het gemeten objectoppervlak te meten door de verplaatsing van het lichtpunt op het beeldoppervlak.
Volgens de hoekrelatie tussen de invallende laserstraal en de normale lijn van het gemeten objectoppervlak zijn er in het algemeen twee variërende methoden: schuin en direct, zoals weergegeven in figuur 8. In het algemeen is de directe lasertriangulatiemethode eenvoudiger in geometrische algoritme dan de schuin laser triangulatiemethode en de fout is relatief klein en het volume kan worden ontworpen om meer compact en compact te zijn. In de industrie wordt vaak de directe laserbereikingsmethode gebruikt.
Compared with phase laser ranging and frequency modulated continuous wave laser ranging, triangulation laser ranging has many advantages, such as simple structure, fast testing speed, flexible and convenient use, low cost, etc. However, the accuracy of triangulation laser ranging will gradually deteriorate with the increase of distance, and since in the laser triangulation system, the photoelectric detector receives the scattered light from the target surface to worden gemeten, deze variërende methode is over het algemeen geschikt voor binnenshuis, het is niet geschikt voor het werken in een buitenlandse achtergrond buiten of binnenshuis. Daarom is het toepassingsbereik van triangulatie laser variërend voornamelijk kleine verplaatsingsmeting, die veel worden gebruikt bij het meten van objectoppervlakcontour, breedte, dikte en andere hoeveelheden, zoals lichaamsmodeloppervlakontwerp, lasersnijden, vegen robot, enz. In de auto -industrie.
