Designed to Innovate
Выберите Страницу

Три способа определения расстояния с помощью LiDAR

24 ноября 2020 года

Ты знал?

 

Существует три различных способа определения расстояний с помощью LiDAR.

 

ДатчикиLiDAR основаны на использовании одного или нескольких лазерных лучей для выполнения измерений расстояния. Это активные датчики, излучающие излучение на заданной длине волны и принимающие обратный сигнал. Существует три основных метода определения расстояния от излучения и приема лазерного излучения: триангуляция, время полета и фазовый сдвиг.

 

Триангуляционные измерительные системы

Они состоят из лазерного излучателя и камеры, закрепленной между ними под постоянным углом (рис. 1). Расстояние и ориентация между камерой и лазерным излучателем известны. Лазер излучает на целевой объект шаблон, который визуализируется на изображении с камеры. В зависимости от расстояния до поверхности, точка появляется в другом месте в поле зрения камеры. Затем с помощью тригонометрии можно определить расстояние между источником лазерного излучения и объектом цели. Эта методика в основном используется для портативных (ручных) систем LiDAR , работающих на коротких расстояниях.

Для данного типа системы погрешность измерения напрямую связана с расстоянием до измеряемого объекта. По этой причине она в основном используется в ограниченном диапазоне приложений, часто менее 10 м. Следует отметить, что при использовании данной методики можно достичь точности в диапазоне десяти микрометров.

 

Триангуляционные лазерные сканеры | YellowScan

Рисунок 1 - Настройка лазерной триангуляции с использованием фиксированного углового смещения камеры и положения лазера, можно вычислить линейное расстояние между контрольной поверхностью и датчиком камеры.

Георг Виора (доктор Шорш), принцип лазерного триангуляционного датчика, апрель. 10, 2006

Системы измерения времени полета

Измерение времени полета (ToF) соответствует времени прохождения лазерного импульса от его излучения до обнаружения отраженной от цели части. Зная показатель преломления среды и используя скорость света, можно вычислить расстояние перемещения света (рис. 2).

Ограничением производительности лазерных систем ToF является скорость сбора данных. Эти системы должны сначала получить обратный сигнал, прежде чем испускать еще один лазерный импульс. Но в зависимости от потребностей можно увеличить скорость лазерных выстрелов (количество точек), но за счет расстояния. Они используются для расчетов дальних расстояний, таких как космические, воздушные или автомобильные LiDAR. Среди них системы YellowScan LiDAR .

LiDAR измерение расстояния | желтыйСкан

Рисунок 2 - Принцип лазерного измерения времени полета

RCraig09Основные принципы определения времени полета, применяемые к лазерному дальнобойному оборудованию., 1 мая 2020 года

Системы измерения фазового сдвига

По сравнению с системами ToF, системы фазового сдвига требуют использования лазеров непрерывного действия. Модулируя его (по амплитуде частоты), можно измерить разность фаз между 2 лучами. Разделение пучков происходит на выходе из системы LiDAR . Один идет непосредственно к детектору, а второй - к цели и возвращается обратно.

Эти измерительные системы обычно имеют более высокую скорость сбора данных, лучшее разрешение, более низкий уровень шума и более высокую точность, чем системы измерения времени полета. Пределы этих систем зависят от типа используемой модуляции (апериодическая или периодическая). Эта технология используется в системах среднего радиуса действия, таких как наземные и внутренние сканеры LiDAR .

-Леа Мусси