激光測(cè)距傳感器的原理及應(yīng)用剖析
發(fā)布時(shí)間:2018-11-30 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】激光測(cè)距傳感器是先由激光二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖,經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器,被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器,因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時(shí)間,即可測(cè)定目標(biāo)距離。
激光傳感器必須極其精確地測(cè)定傳輸時(shí)間,因?yàn)楣馑偬臁R直娉?ps的時(shí)間,這是對(duì)電子技術(shù)提出的過高要求,實(shí)現(xiàn)起來造價(jià)太高。
但是如今的激光傳感器巧妙地避開了這一障礙,利用一種簡單的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理,即平均法則實(shí)現(xiàn)了1mm的分辨率,并且能保證響應(yīng)速度。
遠(yuǎn)距離激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光,由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束,計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間,計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離;LED白光測(cè)速儀成像在儀表內(nèi)部集成電路芯片CCD上,CCD芯片性能穩(wěn)定,工作壽命長,且基本不受工作環(huán)境和溫度的影響。因此,LED白光測(cè)速儀測(cè)量精度有保證,性能穩(wěn)定可靠。
激光測(cè)距傳感器的應(yīng)用
汽車防撞探測(cè)器:一般來說,大多數(shù)現(xiàn)有汽車碰撞預(yù)防系統(tǒng)的激光測(cè)距傳感器使用激光光束以不接觸方式用于識(shí)別汽車在前或者在后形勢(shì)的目標(biāo)汽車之間的距離,當(dāng)汽車間距小于預(yù)定安全距離時(shí),汽車防碰撞系統(tǒng)對(duì)汽車進(jìn)行緊急剎車,或者對(duì)司機(jī)發(fā)出報(bào)警,或者綜合目標(biāo)汽車速度、車距、汽車制動(dòng)距離、響應(yīng)時(shí)間等對(duì)汽車行駛進(jìn)行即時(shí)的判斷和響應(yīng),可以大量的減少行車事故。在高速公路上使用,其優(yōu)點(diǎn)更加明顯。
車流量監(jiān)控:使用方式一般固定到高速或者重要路口的龍門架上,激光發(fā)射和接收垂直地面向下,對(duì)準(zhǔn)一條車道的中間位置,當(dāng)有車輛通行時(shí),激光測(cè)距傳感器能實(shí)時(shí)輸出所測(cè)得的距離值的相對(duì)改變值,進(jìn)而描繪出所測(cè)車的輪廓。這種測(cè)量方式一般使用測(cè)距范圍小于30米即可,且要求激光測(cè)距速率比較高,一般要求能達(dá)到100赫茲就可以了。這對(duì)于在重要路段監(jiān)控可以達(dá)到很好的效果,能夠區(qū)分各種車型,對(duì)車身高度掃描的采樣率可以達(dá)到10厘米一個(gè)點(diǎn)(在40Km/h時(shí),采樣率為11厘米一個(gè)點(diǎn))。對(duì)車流限高,限長,車輛分型等都能實(shí)時(shí)分辨,并能快速輸出結(jié)果。
無人機(jī):著機(jī)器人(Robot)、無人機(jī)(Drone)、無人搬運(yùn)車、自動(dòng)駕駛等新概念系統(tǒng)的興起,連帶刺激測(cè)距與避障(Obstacle Avoidance)技術(shù)需求。其中測(cè)距為避障的基礎(chǔ),并有多種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)距,包含無線射頻(Radio Frequency;RF)、超音波(Ultrasonic)、紅外線(Infrared)以及激光/雷射(Laser)等。這些技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn),且成本也有差異性。
其中,紅外線與激光屬光電半導(dǎo)體技術(shù),分別運(yùn)用紅外線二極管(Infrared Light-Emitting Diode;IR LED)及激光二極管(Laser Diode;LD)的發(fā)波,而后接收回波來辨識(shí)物體的距離,紅外線技術(shù)適合短距離運(yùn)用,激光技術(shù)則適合長距離范疇。另外,常見的避障技術(shù)還有無線射頻、超音波技術(shù)等,它們則常見于汽車領(lǐng)域應(yīng)用。
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