Artikkeli näyttää sinulle laserista
2023-02-13
Maims Consultingin mukaan pian sen jälkeen, kun maailman ensimmäinen Ruby Laser ilmestyi vuonna 1960, laservälitysteknologia oli tarkkuus, kun pääkohde syntyi. Laseria * * on käytetty armeijassa pitkään, ja sitten sen voimakkaalla häiriöiden vastaisella kyvyllä ja korkealla tarkkuudella sillä on ollut valtava rooli monilla aloilla, kuten ilmailu-, rakennustutkimus ja kartoitus, tuulivoimateollisuus, älykäs kuljetus, teollisuusvalmistus ja niin edelleen.
Teollisuusautomaation ja koneen näkökyvyn nopean kehityksen myötä laservälitys on osoittautunut erittäin tärkeäksi kontakti-havaitsemismenetelmäksi monissa sovelluksissa, kuten havaitseminen, mittaus ja hallinta. Samanaikaisesti laser, joka on huippuluokan tekniikan, kuten lasernopeuden mittauksen, laserseurannan, laser-kolmiulotteisen kuvantamisen ja lasertutkan (LIDAR) lähtökohtana, saavat yhä enemmän huomiota. Mimes Consulting keskittyy useiden nykyisten valtavirran lasermenetelmien käyttöönottoon ja keskustelemiseen.
1. Laser -ulottuvuusmenetelmän luokittelu
Perusperiaatteen mukaan laservälitysmenetelmät voidaan jakaa kahteen luokkaan: lennon aika (TOF) ja avaruusgeometriamenetelmä, kuten kuviossa 1 esitetään. Niiden joukossa lentoajan menetelmä sisältää suoran TOF-menetelmän (pulssityyppi) ja epäsuoran TOF-menetelmän (vaihetyyppi); Spatiaaliset geometriset menetelmät sisältävät pääasiassa triangulaation ja interferometrian.
Pulssilaservälitys on etäisyysmenetelmä, jota lasertekniikka * * * on käytetty pitkään tutkimuksen ja kartoittamisen alalla. Se saa kohdeetäisyyden tiedot mittaamalla suoraan emittoidun valon ja vastaanotetun valon pulssin välinen aikaväli, kuten kuvassa 2 esitetään. Mitattu etäisyys voidaan ilmaista seuraavasti:
Jos d on mitattu etäisyys, C on valon nopeus ilmassa ja ∆ T on lasersäteen edestakainen aika päästöstä vastaanottoon.
Pulssilaserilla on pieni päästökulma, suhteellisen keskittynyt energia avaruudessa ja korkea hetkellinen teho. Näitä ominaisuuksia voidaan käyttää erilaisten keskipitkän etäisyyden laser-etäisyysmittarien, lasertutkien jne. Valmistukseen. Pulssilaser-menetelmä kuitenkin laskee vastaanotto- ja vastaanottopulssien välisen ajan korkean taajuuden kellonlaskurin kautta, mikä tekee laskentakellon syklin on oltava paljon lyhyempi kuin lähetyspulssin välinen aika, joka varmistaa riittävän tarkkuuden, niin tämä on soveltuvan vaahtoa koskevan tason mittausmenetelmän välinen mittausmenetelmä, joka ei ole soveltuvan puulon välillä, joka ei ole riittävä.
Tällä hetkellä pulssilaseria käytetään laajasti pitkän matkan ja matalan tarkkuuden tutkimuksissa, kuten topografisissa ja geomorfologisissa tutkimuksissa, geologisessa etsinnässä, tekniikan rakennustutkimuksissa, ilma-alusten korkeustutkimuksissa, satelliitin korrelaatiossa, etäisyysmittauksissa taivaankappaleiden välillä jne., Kuvassa 3.
3. Vaihekaserilla - epäsuora TOF -menetelmä
Vaihelaservalikoima käyttää radiokaistan taajuutta moduloimaan lasersäteen amplitudia ja mitata modulaatiovalon tuottama vaiheviive yhdelle edestakaiselle matkalle, ja muuntaa sitten vaiheen viiveen edustama etäisyys modulaatiovalon aallonpituuden mukaan. Tämä menetelmä mittaa epäsuorasti aikaa mittaamalla vaiheero, joten sitä kutsutaan myös epäsuorasti TOF -menetelmään.
Kuten kuviossa 4 esitetään, olettaen, että moduloitu taajuus on F, moduloitu aaltomuoto λ = c/ f, c on valon nopeus ja moduloidun valon aaltosignaalin mitattu vaihesiirto on ∆ φ ， sitten mittauspisteen ja kohteen välisen laserin pyöreän matkan ajanjakso voidaan laskea ∆ T = ∆ φ/ 2 π F, joten mitattu etäisyys D on:
Kun tavoiteetäisyys d kasvaa, vaiheen viiveen arvo voi kuitenkin olla suurempi kuin yksi sinimuotoisen moduloidun valon aallon jakso, nimittäin ∆ φ = 2 π (n+∆ n), n ja ∆ N ovat vastaavasti integroituja ja fraktioita osia, joten mitattu etäisyys d on:
Missä l = c/ 2f = λ/ 2 kutsutaan mittaushallinnan pituudeksi ja vaiheen pituuden pituudetta voidaan pitää λ/ etäisyys d mitataan 2: n hallitsijalla. Etäisyys voidaan saada määrittämällä N ja ∆ N. Fraktio -osa ∆ N voidaan mitata, mutta N ei ole kiinteä arvo, mikä aiheuttaa monien liuosten ongelman. Tämän ongelman ratkaisemiseksi on tarpeen mitata sama etäisyys monien taajuuksien moduloiduilla valon aaltosignaaleilla, joita kutsutaan myös viivaintaajuudeksi vaiheessa. Jos mitattu etäisyys on pienempi kuin viivaimen pituus, n = 0, ratkaisu on * * *. Kun vaiheen mittauksen tarkkuus on kiinteä, sitä pienempi mittausvärityksen taajuus on, sitä suurempi kalliovirhe, jota ei ole sallittu korkean tarkkuuden välillä. Päinvastoin, mitä korkeampi valitun hallitsijan taajuus, sitä suurempi mittaustarkkuus, mutta N -arvo on tällä hetkellä suurempi kuin 1, ja monien ratkaisujen ongelma on. Tämän ristiriidan ratkaisemiseksi käytännöllisissä sovelluksissa valitaan yleensä hallitsija, joka määrittelee instrumentin ja useat apuvälineen etäisyystarkkuuden, jotka määrittävät alueen, joita kutsutaan hienomittaiseksi hallitsijaksi ja karkeaksi mittaushallinnasta, ja yhdistävät nämä kaksi tarkkaan mittauksen saamiseksi.
Vaihekaserien mittaustarkkuus voi saavuttaa (sub) millimetrin tason ja mittausalue on desimetistä kilometriin, joten sitä käytetään laajasti lyhyellä ja keskisuurella alueella.
4
Interferometrinen kallio on yksi klassisista tarkkuusmenetelmistä. Valon häiriöperiaatteen mukaan kaksi valon riviä kiinteällä vaiheerolla ja samalla taajuudella, sama tärinäsuunta tai pieni kulma värähtelysuuntien välillä on päällekkäin toistensa, jotka aiheuttavat häiriöilmiön.
Kuten kuviossa 6 esitetään, esitetään yleisesti käytetyn Michelson -interferometrin kaavio. Laserin lähettämä laser on jaettu heijastuneeseen valoon S1 ja lähetetty valo S2 spektroskoopin läpi. Kaksi palkkia heijastavat kiinteän peilin M1 ja siirrettävän peilin M2: n avulla, ja kaksi lähentyvät spektroskoopissa koherentin säteen muodostamiseksi. Sitten yhdistetty säteen voimakkuus I on:
Kun etäisyys d = m λ (m on kokonaisluku), yhdistetty säteen amplitudi * *, valon voimakkuus * *, muodostaen kirkkaat raidat; Kun d = (2m+1) λ/ kello 2, kahden valon säteen vaiheet ovat vastakkaisia, kahden säteen amplitudit peruuttavat toisiaan ja valon voimakkuus on * * * pienet, muodostaen tummat raidat. Tämän periaatteen mukaan interferometrinen laser, joka kattaa valosähköisten ilmaisimien valon ja tumman häiriöiden reunat sähköisiksi signaaleiksi, jotka fotoelektriset lasit laskevat etäisyyden ja siirtymän mittaamisen toteuttamiseksi.
Laser λ: n aallonpituudesta johtuen interferometrisen laserin resoluutio voi saavuttaa NM: n ja tarkkuus on erittäin korkea. Edellä mainittu perinteinen laser -interferometrinen tekniikka mittaa kuitenkin vain suhteellisen siirtymän eikä voi saada kohteen etäisyystietoja. Samanaikaisesti jatkuvan mittauksen tarkkuuden varmistamiseksi kohteen on liikutettava kiinteää opaskiskoa pitkin ja optista polkua ei voida keskeyttää. Lisäksi häiriöperiaatteen mukaan mittaustekniikka voi saada vaiheen arvon vain 0-2 π, ja ottaen huomioon laserin edestakainen etäisyys, se vastaa vain λ/: n mittaamista, jos etäisyys muuttuu 2: n alueella, suuremmalla alueella mitattava etäisyyttä ei voida määrittää. Tätä λ/ 2 -aluetta viitataan yleensä laser * * etäisyysmittauksen yksiselitteisellä alueella. Seuraavasti:
Jos d on mitattu etäisyys, M ja ε on kokonaisluku ja desimaalien järjestys, joka sisältyy mitattuun etäisyyteen. Desimaalikerra voidaan saada mittauksella, kun taas M on määrittelemätön arvo.
Tämän ristiriidan ratkaisemiseksi monen aallonpituuden häiriöiden menetelmä otetaan yleensä täyttämään korkean resoluution vaatimukset ja ei-yksimielisyyden alueen laajentaminen. Moniaallonpituuden interferometrian perusperiaate on käyttää desimaalimenetelmää ja kehittää synteettisen aallonpituuden käsite.
Moniaallonpituuden interferometrinen ulottuvuus (MWI) aloitettiin amerikkalaisten tutkijoiden Wyantin ja Polhemuksen suorittamalla kaksoisaaltopituushäiriökokeella 1970-luvun alkupuolella. Tämä menetelmä käyttää kahta laseria, joilla on erilaiset aallonpituudet λ 1 、 λ 2 Suorita häiriömittaus tuntemattomalle etäisyydelle samanaikaisesti ja tuo se yllä olevan kaavan mitattuun etäisyyteen D:
Kahden yhtälön ratkaisemiseksi on:
Missä on synteettinen ekvivalentti aallonpituus, MS ja ε S ovat vastaavasti λ: n häiriöiden reunan kokonaisluku ja desimaalikerra.
Jos komposiitti -aallonpituutta pidetään etäisyyden aallonpituutena, tuntemattomaa etäisyyttä vastaava vaihetieto on kahden alkuperäisen aallonpituuden välisten vaiheiden ero, joten tuntematon etäisyys voidaan ratkaista. Etäisyyden mittausalue on ulottumattomuuteen synteettisen aallonpituuden puoleen. Kaavasta synteettisen aallonpituuden on oltava suurempi kuin λ 1 ja λ 2。
Samoin mittausalueen ja tarkkuuden huomioon ottamiseksi menetelmää voidaan edelleen kehittää useiden hallitsijoiden ajatuksella. Moniaallonpituuslaseria voidaan käyttää etäisyyden mittaamiseen samanaikaisesti erilaisten asteikkojen monitasoisten komposiittiaallonpituuksien tuottamiseksi. The long synthetic wavelength of * * * is used to achieve the measurement range of * * *, and the distance measurement result obtained is used as the distance reference value of the shorter synthetic wavelength, so as to solve the range measurement result of this level of synthetic wavelength, so as to realize the range measurement with large range and high precision using the small synthetic wavelength of * * * and * * *.
Tämä menetelmä vaatii kuitenkin useita laserin aallonpituuksia, mikä tarkoittaa, että tarvitaan useita laserlähteitä. Kun otetaan huomioon, että jokainen laserlähde tarvitsee oman lasertaajuuden stabilointilaitteensa ja useat laserit tarvitsevat korkean tarkkuuden optisen säteen yhdistelmää, koko laser * * etäisyysmittausjärjestelmä on suhteellisen monimutkainen, ja järjestelmän luotettavuus ja tarkkuus vaikuttaa väistämättä tietyssä määrin.
5. FM CW -laser vaihtelee
Taajuusmoduloitu jatkuva aalto (FMCW) Laser -kattava on toinen interferometrinen menetelmä, joka voi toteuttaa * * * mittauksen. Siinä yhdistyvät optisen interferometrian ja radiotutkan tekniikan edut. FMCW -mittauksen perusperiaate on toteuttaa interferometria moduloimalla lasersäteen taajuutta. Yleensä valonlähteenä käytetään laseria, jonka lähtölasersäde muuttuu ajan myötä, ja Michelson -interferometriä käytetään perusterferometrisenä optisena reitinä. Taajuuserotiedot luodaan vertailuvalon erilaisen optisen reitin ja mittausvalon mukaan. Kahden säteen etäisyystiedot voidaan saada signaalin ja prosessoinnin purkamisen jälkeen, ja * * * etäisyyden mittaus voidaan toteuttaa.
Ota esimerkki Sawtooth -modulaatio. Se on sini -signaali, jonka taajuus muuttuu lineaarisesti ajan myötä sahanmuodossa. Mitatun valon hetkellinen taajuus ja vertailuvalo muuttuu ajan myötä, kuten kuvassa 7 esitetään.
Aseta referenssivalon taajuus FT: ksi, mittausvalon taajuus FR: ksi, modulaatiokaistanleveys ∆ F, modulaatiojakso T: nä ja etäisyys D. Mittausvalolla on aikaviive verrattuna vertailuvaloon erilaisten siirtopolkujen johtuen τ ， missä FT muuttuu F0: n ja FM: n välillä.
Sitten luotu lyönti -signaali on FIF:
Joten mitattu etäisyys:
Taajuusmoduloitu jatkuva aaltolaser, joka kattaa laserin kantajaksi, ja kaikki ympäristöhäiriöt vaikuttavat vain mitatun signaalin valon voimakkuuteen, mutta ei taajuustietoihin. Siksi se voi saada suurta etäisyyden tarkkuutta ja voimakasta kykyä vastustaa ympäristövalojen häiriöitä, ja tarkkuus voi saavuttaa mikronitason. Se on tällä hetkellä tutkimuksen hotspot suurikokoisissa ja tarkkaan mittaussovelluksissa. Tämä mittausmenetelmä vaatii kuitenkin lasersäteen taajuuden korkean stabiilisuuden ja lineaarisuuden, mikä tekee järjestelmän toteutumisesta monimutkaisemman, ja mittausaluetta rajoittaa ajanjakso T.
6. kolmionmuotoinen laservälitys
Kolmiolaista laseria tarkoittaa, että valonlähde, mitattu esineen pinta ja valon vastaanottojärjestelmä muodostavat kolmionmuotoisen optisen reitin yhdessä. Laserilähteen lähettämä valo keskittyy kollimoiva linssi ja sitten tapahtuu mitattuun esineen pintaan. Valon vastaanottojärjestelmä vastaanottaa hajautetun valon tapahtumapisteestä ja kuvaa sen valosähköisen ilmaisimen herkälle pinnalle. Se on mittausmenetelmä mitatun kohteen pinnan liikkuvan etäisyyden mittaamiseksi kuvantamispinnan valopisteen siirtämisen kautta.
Tulevan lasersäteen ja mitatun objektin pinnan normaalin viivan välisen kulmasuhteen mukaan yleensä on olemassa kaksi etäisyysmenetelmää: vino ja suora, kuten kuvassa 8 esitetään. Yleisesti ottaen suora laser -triangulaatiomenetelmä on yksinkertaisempi geometrisessa algoritmissa kuin vino laser -triangulaatiomenetelmä, ja virhe on suhteellisen pieni, ja tilavuus voidaan suunnitella paremmin ja komplikaation ja komplikaatiota. Teollisuudessa käytetään usein suoraa laservalikoimaa.
Verrattuna vaihelaseriin ja taajuuteen moduloituihin jatkuvaan aaltolaseriin, triangulaatiolaserilla on monia etuja, kuten yksinkertainen rakenne, nopea testausnopeus, joustava ja kätevä käyttö, alhaiset kustannukset jne. Kuitenkin, triangulaatiolaserin tarkkuus kuitenkin heikentyy vähitellen etäisyyden ja kun ojentavan pinta -alan pinta -alaisessa pinta -alassa, ja laser -valossa, joka on hajallaan, ja lastin trimmangulaatiojärjestelmästä, joka on hajallaan. Mitattu, tämä etäisyysmenetelmä soveltuu yleensä sisätilojen läheiseen työhön, se ei sovellu työskentelemään ulkona tai sisätiloissa voimakkaalla kevyellä taustalla. Siksi triangulaatiolaserin levitysalue on pääasiassa pieni siirtymämittaus, jota käytetään laajasti objektin pinnan muodon, leveyden, paksuuden ja muiden määrien, kuten kehon mallin pinnan suunnittelun, laserleikkauksen, laaja -alan robotin jne. Mittaamisessa.
Teollisuusautomaation ja koneen näkökyvyn nopean kehityksen myötä laservälitys on osoittautunut erittäin tärkeäksi kontakti-havaitsemismenetelmäksi monissa sovelluksissa, kuten havaitseminen, mittaus ja hallinta. Samanaikaisesti laser, joka on huippuluokan tekniikan, kuten lasernopeuden mittauksen, laserseurannan, laser-kolmiulotteisen kuvantamisen ja lasertutkan (LIDAR) lähtökohtana, saavat yhä enemmän huomiota. Mimes Consulting keskittyy useiden nykyisten valtavirran lasermenetelmien käyttöönottoon ja keskustelemiseen.
1. Laser -ulottuvuusmenetelmän luokittelu
Perusperiaatteen mukaan laservälitysmenetelmät voidaan jakaa kahteen luokkaan: lennon aika (TOF) ja avaruusgeometriamenetelmä, kuten kuviossa 1 esitetään. Niiden joukossa lentoajan menetelmä sisältää suoran TOF-menetelmän (pulssityyppi) ja epäsuoran TOF-menetelmän (vaihetyyppi); Spatiaaliset geometriset menetelmät sisältävät pääasiassa triangulaation ja interferometrian.
14. Pulssilaseri - suora TOF -menetelmä
Pulssilaservälitys on etäisyysmenetelmä, jota lasertekniikka * * * on käytetty pitkään tutkimuksen ja kartoittamisen alalla. Se saa kohdeetäisyyden tiedot mittaamalla suoraan emittoidun valon ja vastaanotetun valon pulssin välinen aikaväli, kuten kuvassa 2 esitetään. Mitattu etäisyys voidaan ilmaista seuraavasti:
Jos d on mitattu etäisyys, C on valon nopeus ilmassa ja ∆ T on lasersäteen edestakainen aika päästöstä vastaanottoon.
Pulssilaserilla on pieni päästökulma, suhteellisen keskittynyt energia avaruudessa ja korkea hetkellinen teho. Näitä ominaisuuksia voidaan käyttää erilaisten keskipitkän etäisyyden laser-etäisyysmittarien, lasertutkien jne. Valmistukseen. Pulssilaser-menetelmä kuitenkin laskee vastaanotto- ja vastaanottopulssien välisen ajan korkean taajuuden kellonlaskurin kautta, mikä tekee laskentakellon syklin on oltava paljon lyhyempi kuin lähetyspulssin välinen aika, joka varmistaa riittävän tarkkuuden, niin tämä on soveltuvan vaahtoa koskevan tason mittausmenetelmän välinen mittausmenetelmä, joka ei ole soveltuvan puulon välillä, joka ei ole riittävä.
Tällä hetkellä pulssilaseria käytetään laajasti pitkän matkan ja matalan tarkkuuden tutkimuksissa, kuten topografisissa ja geomorfologisissa tutkimuksissa, geologisessa etsinnässä, tekniikan rakennustutkimuksissa, ilma-alusten korkeustutkimuksissa, satelliitin korrelaatiossa, etäisyysmittauksissa taivaankappaleiden välillä jne., Kuvassa 3.
3. Vaihekaserilla - epäsuora TOF -menetelmä
Vaihelaservalikoima käyttää radiokaistan taajuutta moduloimaan lasersäteen amplitudia ja mitata modulaatiovalon tuottama vaiheviive yhdelle edestakaiselle matkalle, ja muuntaa sitten vaiheen viiveen edustama etäisyys modulaatiovalon aallonpituuden mukaan. Tämä menetelmä mittaa epäsuorasti aikaa mittaamalla vaiheero, joten sitä kutsutaan myös epäsuorasti TOF -menetelmään.
Kuten kuviossa 4 esitetään, olettaen, että moduloitu taajuus on F, moduloitu aaltomuoto λ = c/ f, c on valon nopeus ja moduloidun valon aaltosignaalin mitattu vaihesiirto on ∆ φ ， sitten mittauspisteen ja kohteen välisen laserin pyöreän matkan ajanjakso voidaan laskea ∆ T = ∆ φ/ 2 π F, joten mitattu etäisyys D on:
Kun tavoiteetäisyys d kasvaa, vaiheen viiveen arvo voi kuitenkin olla suurempi kuin yksi sinimuotoisen moduloidun valon aallon jakso, nimittäin ∆ φ = 2 π (n+∆ n), n ja ∆ N ovat vastaavasti integroituja ja fraktioita osia, joten mitattu etäisyys d on:
Missä l = c/ 2f = λ/ 2 kutsutaan mittaushallinnan pituudeksi ja vaiheen pituuden pituudetta voidaan pitää λ/ etäisyys d mitataan 2: n hallitsijalla. Etäisyys voidaan saada määrittämällä N ja ∆ N. Fraktio -osa ∆ N voidaan mitata, mutta N ei ole kiinteä arvo, mikä aiheuttaa monien liuosten ongelman. Tämän ongelman ratkaisemiseksi on tarpeen mitata sama etäisyys monien taajuuksien moduloiduilla valon aaltosignaaleilla, joita kutsutaan myös viivaintaajuudeksi vaiheessa. Jos mitattu etäisyys on pienempi kuin viivaimen pituus, n = 0, ratkaisu on * * *. Kun vaiheen mittauksen tarkkuus on kiinteä, sitä pienempi mittausvärityksen taajuus on, sitä suurempi kalliovirhe, jota ei ole sallittu korkean tarkkuuden välillä. Päinvastoin, mitä korkeampi valitun hallitsijan taajuus, sitä suurempi mittaustarkkuus, mutta N -arvo on tällä hetkellä suurempi kuin 1, ja monien ratkaisujen ongelma on. Tämän ristiriidan ratkaisemiseksi käytännöllisissä sovelluksissa valitaan yleensä hallitsija, joka määrittelee instrumentin ja useat apuvälineen etäisyystarkkuuden, jotka määrittävät alueen, joita kutsutaan hienomittaiseksi hallitsijaksi ja karkeaksi mittaushallinnasta, ja yhdistävät nämä kaksi tarkkaan mittauksen saamiseksi.
Vaihekaserien mittaustarkkuus voi saavuttaa (sub) millimetrin tason ja mittausalue on desimetistä kilometriin, joten sitä käytetään laajasti lyhyellä ja keskisuurella alueella.
4
Interferometrinen kallio on yksi klassisista tarkkuusmenetelmistä. Valon häiriöperiaatteen mukaan kaksi valon riviä kiinteällä vaiheerolla ja samalla taajuudella, sama tärinäsuunta tai pieni kulma värähtelysuuntien välillä on päällekkäin toistensa, jotka aiheuttavat häiriöilmiön.
Kuten kuviossa 6 esitetään, esitetään yleisesti käytetyn Michelson -interferometrin kaavio. Laserin lähettämä laser on jaettu heijastuneeseen valoon S1 ja lähetetty valo S2 spektroskoopin läpi. Kaksi palkkia heijastavat kiinteän peilin M1 ja siirrettävän peilin M2: n avulla, ja kaksi lähentyvät spektroskoopissa koherentin säteen muodostamiseksi. Sitten yhdistetty säteen voimakkuus I on:
Kun etäisyys d = m λ (m on kokonaisluku), yhdistetty säteen amplitudi * *, valon voimakkuus * *, muodostaen kirkkaat raidat; Kun d = (2m+1) λ/ kello 2, kahden valon säteen vaiheet ovat vastakkaisia, kahden säteen amplitudit peruuttavat toisiaan ja valon voimakkuus on * * * pienet, muodostaen tummat raidat. Tämän periaatteen mukaan interferometrinen laser, joka kattaa valosähköisten ilmaisimien valon ja tumman häiriöiden reunat sähköisiksi signaaleiksi, jotka fotoelektriset lasit laskevat etäisyyden ja siirtymän mittaamisen toteuttamiseksi.
Laser λ: n aallonpituudesta johtuen interferometrisen laserin resoluutio voi saavuttaa NM: n ja tarkkuus on erittäin korkea. Edellä mainittu perinteinen laser -interferometrinen tekniikka mittaa kuitenkin vain suhteellisen siirtymän eikä voi saada kohteen etäisyystietoja. Samanaikaisesti jatkuvan mittauksen tarkkuuden varmistamiseksi kohteen on liikutettava kiinteää opaskiskoa pitkin ja optista polkua ei voida keskeyttää. Lisäksi häiriöperiaatteen mukaan mittaustekniikka voi saada vaiheen arvon vain 0-2 π, ja ottaen huomioon laserin edestakainen etäisyys, se vastaa vain λ/: n mittaamista, jos etäisyys muuttuu 2: n alueella, suuremmalla alueella mitattava etäisyyttä ei voida määrittää. Tätä λ/ 2 -aluetta viitataan yleensä laser * * etäisyysmittauksen yksiselitteisellä alueella. Seuraavasti:
Jos d on mitattu etäisyys, M ja ε on kokonaisluku ja desimaalien järjestys, joka sisältyy mitattuun etäisyyteen. Desimaalikerra voidaan saada mittauksella, kun taas M on määrittelemätön arvo.
Tämän ristiriidan ratkaisemiseksi monen aallonpituuden häiriöiden menetelmä otetaan yleensä täyttämään korkean resoluution vaatimukset ja ei-yksimielisyyden alueen laajentaminen. Moniaallonpituuden interferometrian perusperiaate on käyttää desimaalimenetelmää ja kehittää synteettisen aallonpituuden käsite.
Moniaallonpituuden interferometrinen ulottuvuus (MWI) aloitettiin amerikkalaisten tutkijoiden Wyantin ja Polhemuksen suorittamalla kaksoisaaltopituushäiriökokeella 1970-luvun alkupuolella. Tämä menetelmä käyttää kahta laseria, joilla on erilaiset aallonpituudet λ 1 、 λ 2 Suorita häiriömittaus tuntemattomalle etäisyydelle samanaikaisesti ja tuo se yllä olevan kaavan mitattuun etäisyyteen D:
Kahden yhtälön ratkaisemiseksi on:
Missä on synteettinen ekvivalentti aallonpituus, MS ja ε S ovat vastaavasti λ: n häiriöiden reunan kokonaisluku ja desimaalikerra.
Jos komposiitti -aallonpituutta pidetään etäisyyden aallonpituutena, tuntemattomaa etäisyyttä vastaava vaihetieto on kahden alkuperäisen aallonpituuden välisten vaiheiden ero, joten tuntematon etäisyys voidaan ratkaista. Etäisyyden mittausalue on ulottumattomuuteen synteettisen aallonpituuden puoleen. Kaavasta synteettisen aallonpituuden on oltava suurempi kuin λ 1 ja λ 2。
Samoin mittausalueen ja tarkkuuden huomioon ottamiseksi menetelmää voidaan edelleen kehittää useiden hallitsijoiden ajatuksella. Moniaallonpituuslaseria voidaan käyttää etäisyyden mittaamiseen samanaikaisesti erilaisten asteikkojen monitasoisten komposiittiaallonpituuksien tuottamiseksi. The long synthetic wavelength of * * * is used to achieve the measurement range of * * *, and the distance measurement result obtained is used as the distance reference value of the shorter synthetic wavelength, so as to solve the range measurement result of this level of synthetic wavelength, so as to realize the range measurement with large range and high precision using the small synthetic wavelength of * * * and * * *.
Tämä menetelmä vaatii kuitenkin useita laserin aallonpituuksia, mikä tarkoittaa, että tarvitaan useita laserlähteitä. Kun otetaan huomioon, että jokainen laserlähde tarvitsee oman lasertaajuuden stabilointilaitteensa ja useat laserit tarvitsevat korkean tarkkuuden optisen säteen yhdistelmää, koko laser * * etäisyysmittausjärjestelmä on suhteellisen monimutkainen, ja järjestelmän luotettavuus ja tarkkuus vaikuttaa väistämättä tietyssä määrin.
5. FM CW -laser vaihtelee
Taajuusmoduloitu jatkuva aalto (FMCW) Laser -kattava on toinen interferometrinen menetelmä, joka voi toteuttaa * * * mittauksen. Siinä yhdistyvät optisen interferometrian ja radiotutkan tekniikan edut. FMCW -mittauksen perusperiaate on toteuttaa interferometria moduloimalla lasersäteen taajuutta. Yleensä valonlähteenä käytetään laseria, jonka lähtölasersäde muuttuu ajan myötä, ja Michelson -interferometriä käytetään perusterferometrisenä optisena reitinä. Taajuuserotiedot luodaan vertailuvalon erilaisen optisen reitin ja mittausvalon mukaan. Kahden säteen etäisyystiedot voidaan saada signaalin ja prosessoinnin purkamisen jälkeen, ja * * * etäisyyden mittaus voidaan toteuttaa.
Ota esimerkki Sawtooth -modulaatio. Se on sini -signaali, jonka taajuus muuttuu lineaarisesti ajan myötä sahanmuodossa. Mitatun valon hetkellinen taajuus ja vertailuvalo muuttuu ajan myötä, kuten kuvassa 7 esitetään.
Aseta referenssivalon taajuus FT: ksi, mittausvalon taajuus FR: ksi, modulaatiokaistanleveys ∆ F, modulaatiojakso T: nä ja etäisyys D. Mittausvalolla on aikaviive verrattuna vertailuvaloon erilaisten siirtopolkujen johtuen τ ， missä FT muuttuu F0: n ja FM: n välillä.
Sitten luotu lyönti -signaali on FIF:
Joten mitattu etäisyys:
Taajuusmoduloitu jatkuva aaltolaser, joka kattaa laserin kantajaksi, ja kaikki ympäristöhäiriöt vaikuttavat vain mitatun signaalin valon voimakkuuteen, mutta ei taajuustietoihin. Siksi se voi saada suurta etäisyyden tarkkuutta ja voimakasta kykyä vastustaa ympäristövalojen häiriöitä, ja tarkkuus voi saavuttaa mikronitason. Se on tällä hetkellä tutkimuksen hotspot suurikokoisissa ja tarkkaan mittaussovelluksissa. Tämä mittausmenetelmä vaatii kuitenkin lasersäteen taajuuden korkean stabiilisuuden ja lineaarisuuden, mikä tekee järjestelmän toteutumisesta monimutkaisemman, ja mittausaluetta rajoittaa ajanjakso T.
6. kolmionmuotoinen laservälitys
Kolmiolaista laseria tarkoittaa, että valonlähde, mitattu esineen pinta ja valon vastaanottojärjestelmä muodostavat kolmionmuotoisen optisen reitin yhdessä. Laserilähteen lähettämä valo keskittyy kollimoiva linssi ja sitten tapahtuu mitattuun esineen pintaan. Valon vastaanottojärjestelmä vastaanottaa hajautetun valon tapahtumapisteestä ja kuvaa sen valosähköisen ilmaisimen herkälle pinnalle. Se on mittausmenetelmä mitatun kohteen pinnan liikkuvan etäisyyden mittaamiseksi kuvantamispinnan valopisteen siirtämisen kautta.
Tulevan lasersäteen ja mitatun objektin pinnan normaalin viivan välisen kulmasuhteen mukaan yleensä on olemassa kaksi etäisyysmenetelmää: vino ja suora, kuten kuvassa 8 esitetään. Yleisesti ottaen suora laser -triangulaatiomenetelmä on yksinkertaisempi geometrisessa algoritmissa kuin vino laser -triangulaatiomenetelmä, ja virhe on suhteellisen pieni, ja tilavuus voidaan suunnitella paremmin ja komplikaation ja komplikaatiota. Teollisuudessa käytetään usein suoraa laservalikoimaa.
Verrattuna vaihelaseriin ja taajuuteen moduloituihin jatkuvaan aaltolaseriin, triangulaatiolaserilla on monia etuja, kuten yksinkertainen rakenne, nopea testausnopeus, joustava ja kätevä käyttö, alhaiset kustannukset jne. Kuitenkin, triangulaatiolaserin tarkkuus kuitenkin heikentyy vähitellen etäisyyden ja kun ojentavan pinta -alan pinta -alaisessa pinta -alassa, ja laser -valossa, joka on hajallaan, ja lastin trimmangulaatiojärjestelmästä, joka on hajallaan. Mitattu, tämä etäisyysmenetelmä soveltuu yleensä sisätilojen läheiseen työhön, se ei sovellu työskentelemään ulkona tai sisätiloissa voimakkaalla kevyellä taustalla. Siksi triangulaatiolaserin levitysalue on pääasiassa pieni siirtymämittaus, jota käytetään laajasti objektin pinnan muodon, leveyden, paksuuden ja muiden määrien, kuten kehon mallin pinnan suunnittelun, laserleikkauksen, laaja -alan robotin jne. Mittaamisessa.
