기사가 레이저 범위에 대해 보여줍니다
2023-02-13
Maims Consulting에 따르면, 1960 년에 세계 최초의 Ruby Laser가 나온 직후, 주요 목표가 탄생함에 따라 정밀도의 레이저 범위 기술이 시작되었습니다. 레이저 범위 * *는 군대에서 오랫동안 사용되어 왔으며, 강력한 항의 방지 능력과 높은 정확도로 항공 우주, 건물 측량 및 매핑, 풍력 발전, 지능형 운송, 산업 제조 등과 같은 많은 분야에서 큰 역할을 해왔습니다.
산업 자동화 및 기계 비전의 빠른 개발로 레이저 범위는 탐지, 측정 및 제어와 같은 많은 응용 분야에서 매우 중요한 비접촉 감지 방법으로 입증되었습니다. 동시에, 레이저 속도 측정, 레이저 추적, 레이저 3 차원 이미징 및 레이저 레이더 (LIDAR)와 같은 고급 기술의 전제로서 레이저 범위는 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. Mimes Consulting은 현재 몇 가지 주류 레이저 범위 방법을 소개하고 논의하는 데 중점을 둘 것입니다.
1. 레이저 범위의 분류
기본 원리에 따르면, 레이저 범위 방법은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.도 1과 같이 비행 시간 (TOF) 방법 및 우주 지오메트리 방법. 이들 중에는 비행 시간 방법 중에서 직접 TOF 방법 (펄스 유형) 및 간접 TOF 방법 (위상 유형)이 포함됩니다. 공간 기하학적 방법에는 주로 삼각 측량 및 간섭계가 포함됩니다.
펄스 레이저 범위는 레이저 기술 * * *가 오랫동안 측량 및 매핑 분야에서 사용 된 범위의 방법입니다. 도 2에 도시 된 바와 같이 방출 된 빛과 수신 된 광 펄스 사이의 시간 간격을 직접 측정함으로써 타겟 거리의 정보를 얻습니다. 측정 된 거리는 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
여기서 D는 측정 된 거리, C는 공기에서의 빛 전파 속도이고, ∆ t는 방출에서 수신까지 레이저 빔의 왕복 시간이다.
펄스 레이저는 작은 방출 각도, 우주에서 비교적 집중된 에너지 및 높은 순간 전력을 가지고 있습니다. 이러한 특성은 다양한 중간 길이의 거리 레이저 범위, 레이저 레이더 등을 만드는 데 사용될 수 있습니다. 그러나 펄스 레이저 범위 방법은 고주파 클록 드라이브 카운터를 통해 수신 및 수신 펄스 사이의 시간을 계산하므로 카운팅 클록의주기가 송신 펄스 사이의 순환보다 훨씬 짧아야합니다.
현재, Pulsed Laser 범위는 지질 및 지질 학적 조사, 지질 탐사, 공학 구조 설문 조사, 항공기 고도 설문 조사, 위성 상관 관계, 대조 신체 간의 거리 측정 등과 같은 장거리 및 저수도 조사에서 널리 사용됩니다.
3. 위상 레이저 범위 - 간접 TOF 방법
위상 레이저 범위는 라디오 밴드의 주파수를 사용하여 레이저 빔의 진폭을 변조하고 한 번의 왕복에 대해 변조 표시등에 의해 생성 된 위상 지연을 측정 한 다음, 변조광의 파장에 따라 위상 지연으로 표시되는 거리를 변환합니다. 이 방법은 위상차를 측정하여 간접적으로 시간을 측정하므로 간접 TOF 방법이라고도합니다.
도 4에 도시 된 바와 같이, 변조 된 주파수가 F라고 가정하면, 변조 된 파형 λ = c/ f, c는 빛의 속도이고, 변조 된 광파 신호의 측정 된 위상 이동은 ∆ φ, 그 다음 측정 포인트와 대상 사이의 레이저의 왕복 시간이 ∆ t = ∆ φ/ 2 π f를 계산할 수 있으므로, 측정 된 거리는 다음과 같습니다.
그러나, 표적 거리 D가 증가 할 때, 위상 지연의 값은 한 기간의 정현파 조절 된 광파, 즉 ∆ φ = 2 π (n+∆ n), n 및 ∆ N은 각각 사이클의 필수 및 분획 부분이므로 측정 된 거리 d는 다음과 같습니다.
여기서, l = c/ 2f = λ/ 2는 측정 규칙의 길이라고하며, 위상 범위의 길이는 λ/ 거리 d가 2의 규칙으로 측정 될 수 있습니다. 거리는 n과 ∆ n을 결정하여 얻을 수 있습니다. 비율 ∆ n은 고정 값이 아니기 때문에 다중 해결책의 문제를 일으 킵니다. 이 문제를 해결하기 위해서는 여러 주파수의 변조 된 광파 신호로 동일한 거리를 측정해야하며, 이는 위상 범위의 통치자 주파수라고도합니다. 측정 된 거리가 통치자의 길이 인 n = 0보다 낮 으면 솔루션 값은 * * *입니다. 위상 측정의 정확도가 고정되면 측정 규칙의 주파수가 낮을수록 범위 오류가 커지고 고정밀 범위에서는 허용되지 않습니다. 반대로, 선택된 통치자의 주파수가 높을수록 측정 정확도가 높을 수 있지만 현재 N 값은 1보다 크며 여러 솔루션의 문제가 있습니다. 이러한 모순을 해결하기 위해 실제 응용 분야에서 일반적으로 기기의 범위 정확도와 범위를 결정하는 여러 보조 통치자, 각각 미세 측정 통치자 및 거친 측정 통치자라고하는 여러 보조 통치자를 결정하는 통치자를 선택하고 2 개를 결합하여 고정산 측정을 얻습니다.
위상 레이저 범위의 측정 정확도는 (서브) 밀리미터 수준에 도달 할 수 있으며, 측정 범위는 소멸에서 킬로미터까지이므로 단거리 및 중간 범위에서 널리 사용됩니다.
4. 다중 파장 간섭 레이저 범위
간섭계 범위는 고전적인 정밀 범위의 방법 중 하나입니다. 빛의 간섭 원리에 따르면, 고정 위상차가 고정 된 두 줄의 빛과 동일한 주파수를 갖는 동일한 진동 방향 또는 진동 방향 사이의 작은 각도가 서로 겹치므로 간섭 현상을 생성합니다.
도 6에 도시 된 바와 같이, 일반적으로 사용되는 Michelson 간섭계의 개략도가 도시되어있다. 레이저에 의해 방출 된 레이저는 분광 광 S1로 나누어지고 광선 S2로 나뉩니다. 두 빔은 각각 고정 미러 M1과 이동식 미러 M2에 의해 다시 반사되고, 2 개는 분광기에서 수렴하여 코 히어 런트 빔을 형성한다. 그런 다음 결합 된 빔 강도 I는 다음과 같습니다.
거리 d = m λ (m은 정수 일 때), 결합 된 빔 진폭 * *, 빛의 강도 * *, 밝은 줄무늬를 형성하고; d = (2m+1) λ/ 2시에, 두 광선의 위상이 반대이고, 두 빔의 진폭은 서로를 취소하고, 빛의 강도는 * * * 작아서 어두운 줄무늬를 형성합니다. 이 원리에 따르면, 간섭계 레이저 범위는 광전자 감지기에서 광전자 카운터에 의해 계산되어 거리 및 변위의 측정을 실현하는 전기 신호로 변환하는 것입니다.
레이저 λ의 파장으로 인해 간섭계 레이저의 분해능은 NM에 도달 할 수 있고 정확도는 매우 높습니다. 그러나, 상기 언급 된 전통적인 레이저 간섭계 범위 기술은 상대 변위 만 측정하고 대상의 거리 정보를 얻을 수 없다. 동시에 연속 측정의 정확성을 보장하기 위해 대상은 고정 가이드 레일을 따라 이동해야하며 광 경로를 중단 할 수 없습니다. 또한 간섭 원리에 따라 측정 기술은 0 ~ 2 π 범위의 위상 값 만 얻을 수 있으며 레이저 왕복 거리를 고려할 때 λ/를 측정하는 것과 동일합니다. 2의 범위 내에서 거리 변화를 측정하면 위상의 2 π 배수가 결정될 수 없기 때문에 불확실합니다. 이 λ/ 2 범위는 일반적으로 레이저 * * 거리 측정의 명백한 범위라고합니다. 다음과 같이 :
여기서 D는 측정 된 거리, M 및 ε는 측정 된 거리에 포함 된 정수 및 소수 간섭 순서 프린지입니다. 10 진수 순서는 측정에 의해 얻을 수 있지만 m은 무기한 값입니다.
이러한 모순을 해결하기 위해, 다중 파장 간섭 방법은 일반적으로 고해상도의 요구 사항과 비 관측 범위의 확장을 충족시키기 위해 채택됩니다. 다중 파장 간섭계의 기본 원리는 10 진수 다중 방법을 사용하고 합성 파장의 개념을 개발하는 것입니다.
MWI (Multi-Wefflegrength interferometric)는 1970 년대 초 미국 과학자 Wyant와 Polhemus가 수행 한 이중 파장 간섭 실험으로 시작되었습니다. 이 방법은 서로 다른 파장을 가진 두 개의 레이저를 사용하여 λ 1 、 λ 2 동시에 알려지지 않은 거리에 대한 간섭 측정을 수행하고 위의 공식의 측정 된 거리 d로 가져옵니다.
두 방정식을 해결하려면 다음이 있습니다.
합성 등가 파장은 어디에 있습니까? MS 및 εS는 각각 λS 간섭 프린지 정수 및 소수점 순서입니다.
복합 파장이 범위의 파장으로 간주되는 경우, 미지의 거리에 해당하는 위상 정보는 원래 두 파장의 범위 상자 간의 차이이므로 알려지지 않은 거리를 해결할 수 있습니다. 거리 측정의 비 반면 범위는 합성 파장의 절반으로 확장됩니다. 공식에서 합성 파장은 λ 1 및 λ 2。보다 크관이어야합니다.
마찬가지로, 측정 범위와 정확도를 고려하기 위해 여러 통치자의 아이디어 로이 방법을 추가로 개발할 수 있습니다. 다중 파장 레이저는 다른 스케일의 다단계 복합 파장을 생성하기 위해 동시에 거리를 측정하는 데 사용될 수 있습니다. * * *의 긴 합성 파장은 * * *의 측정 범위를 달성하는 데 사용되며, 얻은 거리 측정 결과는 더 짧은 합성 파장의 거리 기준 값으로 사용되며,이 수준의 합성 파장의 범위 측정 결과는 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *의 작은 합성 파장을 사용하여 범위 측정의 범위 측정 결과를 해결하기 위해 사용됩니다.
그러나이 방법에는 여러 파장 레이저가 필요하므로 여러 레이저 소스가 필요합니다. 각 레이저 소스는 자체 레이저 주파수 안정화 장치가 필요하고 여러 레이저가 고정밀 광학 빔 조합이 필요하다는 점을 고려하면 전체 레이저 * * 거리 측정 시스템의 구조는 비교적 복잡하며 시스템의 신뢰성과 정확도는 필연적으로 일정 범위에 영향을 미칩니다.
5. FM CW 레이저 범위
주파수 변조 연속파 (FMCW) 레이저 범위는 * * * 측정을 실현할 수있는 또 다른 간섭계 방법입니다. 광학 간섭계와 무선 레이더 기술의 장점을 결합합니다. FMCW 측정의 기본 원리는 레이저 빔의 주파수를 조절하여 간섭계를 실현하는 것입니다. 일반적으로 출력 레이저 빔의 주파수가 시간에 따라 변하는 레이저는 광원으로 사용되며 Michelson 간섭계는 기본 간섭계 광학 경로로 사용됩니다. 주파수 차이 정보는 기준 표시등의 다른 광학 경로와 측정광에 따라 생성됩니다. 두 빔의 거리 정보는 신호 및 처리를 추출한 후에 얻을 수 있으며 * * 거리의 측정을 실현할 수 있습니다.
예를 들어 톱니 변조를 수행하십시오. 톱니 모양의 시간에 따라 주파수가 선형으로 변하는 사인 신호입니다. 측정 된 빛의 순간 주파수와 기준 광은도 7에 도시 된 바와 같이 시간에 따라 변한다.
기준 광의 주파수를 FT, FR로서 측정 표시등의 주파수, 변조 대역폭의 주파수, ∆ f로 변조 대역폭, t로 변조주기 및 D로서의 거리를 설정합니다. 측정 표시등은 τ와 같은 다른 전송 경로로 인해 기준 광에 대한 기준 조명에 비해 시간 지연을 가질 것입니다.
그런 다음 생성 된 비트 신호는 5입니다.
그래서 측정 된 거리 :
주파수 변조 된 연속파 레이저 범위는 레이저를 캐리어로 취하며 모든 환경 간섭은 측정 된 신호의 광도에만 영향을 미치지 만 주파수 정보는 아닙니다. 따라서 환경 광 간섭에 저항하는 높은 정확도와 강력한 능력을 얻을 수 있으며 정확도는 미크론 수준에 도달 할 수 있습니다. 현재 대형 및 고정밀 측정 응용 프로그램의 연구 핫스팟입니다. 그러나이 측정 방법은 레이저 빔 주파수의 높은 안정성과 선형성이 필요하므로 시스템의 실현을보다 복잡하게 만들고 측정 범위는주기 T에 의해 제한됩니다.
6. 삼각형 레이저 범위
삼각형 레이저 범위는 광원, 측정 된 물체 표면 및 광수 수신 시스템이 삼각형 광학 경로를 형성 함을 의미합니다. 레이저 소스에 의해 방출되는 빛은 시준 렌즈에 의해 초점을 맞추고 측정 된 물체 표면에 인시된다. 빛의 수신 시스템은 입사 지점으로부터 산란 된 빛을 수신하고 광전 감지기의 민감한 표면에서 이미지를 나타냅니다. 이미징 표면의 광 지점의 변위를 통해 측정 된 물체 표면의 이동 거리를 측정하는 측정 방법입니다.
입사 레이저 빔과 측정 된 물체 표면의 정상 선 사이의 각도 관계에 따르면, 일반적으로도 8과 같이 비스듬하고 직접적인 방법이 있습니다. 일반적으로 직접 레이저 삼각 측량 방법은 기하학적 알고리즘이 더 단순하며 비교적 작고 부피는 비교적 작아서 더욱 작용할 수 있습니다. 산업에서는 직접 레이저 범위의 방법이 종종 사용됩니다.
위상 레이저 범위 및 주파수 변조 연속파 레이저 범위와 비교하여, 삼각 분해 레이저 범위는 단순한 구조, 빠른 테스트 속도, 유연하고 편리한 사용, 저렴한 비용 등과 같은 많은 장점을 가지고 있습니다. 측정 할 대상 표면으로부터,이 범위는 일반적으로 실내 근접 작업에 적합하므로 실외 또는 실내 강한 빛 배경에서 작동하는 데 적합하지 않습니다. 따라서 삼각 측량 레이저 범위의 적용 범위는 주로 작은 변위 측정이며, 자동차 산업에서 물체 표면 윤곽, 폭, 두께 및 기타 수량의 측정에 널리 사용됩니다.
산업 자동화 및 기계 비전의 빠른 개발로 레이저 범위는 탐지, 측정 및 제어와 같은 많은 응용 분야에서 매우 중요한 비접촉 감지 방법으로 입증되었습니다. 동시에, 레이저 속도 측정, 레이저 추적, 레이저 3 차원 이미징 및 레이저 레이더 (LIDAR)와 같은 고급 기술의 전제로서 레이저 범위는 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. Mimes Consulting은 현재 몇 가지 주류 레이저 범위 방법을 소개하고 논의하는 데 중점을 둘 것입니다.
1. 레이저 범위의 분류
기본 원리에 따르면, 레이저 범위 방법은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.도 1과 같이 비행 시간 (TOF) 방법 및 우주 지오메트리 방법. 이들 중에는 비행 시간 방법 중에서 직접 TOF 방법 (펄스 유형) 및 간접 TOF 방법 (위상 유형)이 포함됩니다. 공간 기하학적 방법에는 주로 삼각 측량 및 간섭계가 포함됩니다.
2. 펄스 레이저 범위 - 직접 TOF 방법
펄스 레이저 범위는 레이저 기술 * * *가 오랫동안 측량 및 매핑 분야에서 사용 된 범위의 방법입니다. 도 2에 도시 된 바와 같이 방출 된 빛과 수신 된 광 펄스 사이의 시간 간격을 직접 측정함으로써 타겟 거리의 정보를 얻습니다. 측정 된 거리는 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
여기서 D는 측정 된 거리, C는 공기에서의 빛 전파 속도이고, ∆ t는 방출에서 수신까지 레이저 빔의 왕복 시간이다.
펄스 레이저는 작은 방출 각도, 우주에서 비교적 집중된 에너지 및 높은 순간 전력을 가지고 있습니다. 이러한 특성은 다양한 중간 길이의 거리 레이저 범위, 레이저 레이더 등을 만드는 데 사용될 수 있습니다. 그러나 펄스 레이저 범위 방법은 고주파 클록 드라이브 카운터를 통해 수신 및 수신 펄스 사이의 시간을 계산하므로 카운팅 클록의주기가 송신 펄스 사이의 순환보다 훨씬 짧아야합니다.
현재, Pulsed Laser 범위는 지질 및 지질 학적 조사, 지질 탐사, 공학 구조 설문 조사, 항공기 고도 설문 조사, 위성 상관 관계, 대조 신체 간의 거리 측정 등과 같은 장거리 및 저수도 조사에서 널리 사용됩니다.
3. 위상 레이저 범위 - 간접 TOF 방법
위상 레이저 범위는 라디오 밴드의 주파수를 사용하여 레이저 빔의 진폭을 변조하고 한 번의 왕복에 대해 변조 표시등에 의해 생성 된 위상 지연을 측정 한 다음, 변조광의 파장에 따라 위상 지연으로 표시되는 거리를 변환합니다. 이 방법은 위상차를 측정하여 간접적으로 시간을 측정하므로 간접 TOF 방법이라고도합니다.
도 4에 도시 된 바와 같이, 변조 된 주파수가 F라고 가정하면, 변조 된 파형 λ = c/ f, c는 빛의 속도이고, 변조 된 광파 신호의 측정 된 위상 이동은 ∆ φ, 그 다음 측정 포인트와 대상 사이의 레이저의 왕복 시간이 ∆ t = ∆ φ/ 2 π f를 계산할 수 있으므로, 측정 된 거리는 다음과 같습니다.
그러나, 표적 거리 D가 증가 할 때, 위상 지연의 값은 한 기간의 정현파 조절 된 광파, 즉 ∆ φ = 2 π (n+∆ n), n 및 ∆ N은 각각 사이클의 필수 및 분획 부분이므로 측정 된 거리 d는 다음과 같습니다.
여기서, l = c/ 2f = λ/ 2는 측정 규칙의 길이라고하며, 위상 범위의 길이는 λ/ 거리 d가 2의 규칙으로 측정 될 수 있습니다. 거리는 n과 ∆ n을 결정하여 얻을 수 있습니다. 비율 ∆ n은 고정 값이 아니기 때문에 다중 해결책의 문제를 일으 킵니다. 이 문제를 해결하기 위해서는 여러 주파수의 변조 된 광파 신호로 동일한 거리를 측정해야하며, 이는 위상 범위의 통치자 주파수라고도합니다. 측정 된 거리가 통치자의 길이 인 n = 0보다 낮 으면 솔루션 값은 * * *입니다. 위상 측정의 정확도가 고정되면 측정 규칙의 주파수가 낮을수록 범위 오류가 커지고 고정밀 범위에서는 허용되지 않습니다. 반대로, 선택된 통치자의 주파수가 높을수록 측정 정확도가 높을 수 있지만 현재 N 값은 1보다 크며 여러 솔루션의 문제가 있습니다. 이러한 모순을 해결하기 위해 실제 응용 분야에서 일반적으로 기기의 범위 정확도와 범위를 결정하는 여러 보조 통치자, 각각 미세 측정 통치자 및 거친 측정 통치자라고하는 여러 보조 통치자를 결정하는 통치자를 선택하고 2 개를 결합하여 고정산 측정을 얻습니다.
위상 레이저 범위의 측정 정확도는 (서브) 밀리미터 수준에 도달 할 수 있으며, 측정 범위는 소멸에서 킬로미터까지이므로 단거리 및 중간 범위에서 널리 사용됩니다.
4. 다중 파장 간섭 레이저 범위
간섭계 범위는 고전적인 정밀 범위의 방법 중 하나입니다. 빛의 간섭 원리에 따르면, 고정 위상차가 고정 된 두 줄의 빛과 동일한 주파수를 갖는 동일한 진동 방향 또는 진동 방향 사이의 작은 각도가 서로 겹치므로 간섭 현상을 생성합니다.
도 6에 도시 된 바와 같이, 일반적으로 사용되는 Michelson 간섭계의 개략도가 도시되어있다. 레이저에 의해 방출 된 레이저는 분광 광 S1로 나누어지고 광선 S2로 나뉩니다. 두 빔은 각각 고정 미러 M1과 이동식 미러 M2에 의해 다시 반사되고, 2 개는 분광기에서 수렴하여 코 히어 런트 빔을 형성한다. 그런 다음 결합 된 빔 강도 I는 다음과 같습니다.
거리 d = m λ (m은 정수 일 때), 결합 된 빔 진폭 * *, 빛의 강도 * *, 밝은 줄무늬를 형성하고; d = (2m+1) λ/ 2시에, 두 광선의 위상이 반대이고, 두 빔의 진폭은 서로를 취소하고, 빛의 강도는 * * * 작아서 어두운 줄무늬를 형성합니다. 이 원리에 따르면, 간섭계 레이저 범위는 광전자 감지기에서 광전자 카운터에 의해 계산되어 거리 및 변위의 측정을 실현하는 전기 신호로 변환하는 것입니다.
레이저 λ의 파장으로 인해 간섭계 레이저의 분해능은 NM에 도달 할 수 있고 정확도는 매우 높습니다. 그러나, 상기 언급 된 전통적인 레이저 간섭계 범위 기술은 상대 변위 만 측정하고 대상의 거리 정보를 얻을 수 없다. 동시에 연속 측정의 정확성을 보장하기 위해 대상은 고정 가이드 레일을 따라 이동해야하며 광 경로를 중단 할 수 없습니다. 또한 간섭 원리에 따라 측정 기술은 0 ~ 2 π 범위의 위상 값 만 얻을 수 있으며 레이저 왕복 거리를 고려할 때 λ/를 측정하는 것과 동일합니다. 2의 범위 내에서 거리 변화를 측정하면 위상의 2 π 배수가 결정될 수 없기 때문에 불확실합니다. 이 λ/ 2 범위는 일반적으로 레이저 * * 거리 측정의 명백한 범위라고합니다. 다음과 같이 :
여기서 D는 측정 된 거리, M 및 ε는 측정 된 거리에 포함 된 정수 및 소수 간섭 순서 프린지입니다. 10 진수 순서는 측정에 의해 얻을 수 있지만 m은 무기한 값입니다.
이러한 모순을 해결하기 위해, 다중 파장 간섭 방법은 일반적으로 고해상도의 요구 사항과 비 관측 범위의 확장을 충족시키기 위해 채택됩니다. 다중 파장 간섭계의 기본 원리는 10 진수 다중 방법을 사용하고 합성 파장의 개념을 개발하는 것입니다.
MWI (Multi-Wefflegrength interferometric)는 1970 년대 초 미국 과학자 Wyant와 Polhemus가 수행 한 이중 파장 간섭 실험으로 시작되었습니다. 이 방법은 서로 다른 파장을 가진 두 개의 레이저를 사용하여 λ 1 、 λ 2 동시에 알려지지 않은 거리에 대한 간섭 측정을 수행하고 위의 공식의 측정 된 거리 d로 가져옵니다.
두 방정식을 해결하려면 다음이 있습니다.
합성 등가 파장은 어디에 있습니까? MS 및 εS는 각각 λS 간섭 프린지 정수 및 소수점 순서입니다.
복합 파장이 범위의 파장으로 간주되는 경우, 미지의 거리에 해당하는 위상 정보는 원래 두 파장의 범위 상자 간의 차이이므로 알려지지 않은 거리를 해결할 수 있습니다. 거리 측정의 비 반면 범위는 합성 파장의 절반으로 확장됩니다. 공식에서 합성 파장은 λ 1 및 λ 2。보다 크관이어야합니다.
마찬가지로, 측정 범위와 정확도를 고려하기 위해 여러 통치자의 아이디어 로이 방법을 추가로 개발할 수 있습니다. 다중 파장 레이저는 다른 스케일의 다단계 복합 파장을 생성하기 위해 동시에 거리를 측정하는 데 사용될 수 있습니다. * * *의 긴 합성 파장은 * * *의 측정 범위를 달성하는 데 사용되며, 얻은 거리 측정 결과는 더 짧은 합성 파장의 거리 기준 값으로 사용되며,이 수준의 합성 파장의 범위 측정 결과는 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *의 작은 합성 파장을 사용하여 범위 측정의 범위 측정 결과를 해결하기 위해 사용됩니다.
그러나이 방법에는 여러 파장 레이저가 필요하므로 여러 레이저 소스가 필요합니다. 각 레이저 소스는 자체 레이저 주파수 안정화 장치가 필요하고 여러 레이저가 고정밀 광학 빔 조합이 필요하다는 점을 고려하면 전체 레이저 * * 거리 측정 시스템의 구조는 비교적 복잡하며 시스템의 신뢰성과 정확도는 필연적으로 일정 범위에 영향을 미칩니다.
5. FM CW 레이저 범위
주파수 변조 연속파 (FMCW) 레이저 범위는 * * * 측정을 실현할 수있는 또 다른 간섭계 방법입니다. 광학 간섭계와 무선 레이더 기술의 장점을 결합합니다. FMCW 측정의 기본 원리는 레이저 빔의 주파수를 조절하여 간섭계를 실현하는 것입니다. 일반적으로 출력 레이저 빔의 주파수가 시간에 따라 변하는 레이저는 광원으로 사용되며 Michelson 간섭계는 기본 간섭계 광학 경로로 사용됩니다. 주파수 차이 정보는 기준 표시등의 다른 광학 경로와 측정광에 따라 생성됩니다. 두 빔의 거리 정보는 신호 및 처리를 추출한 후에 얻을 수 있으며 * * 거리의 측정을 실현할 수 있습니다.
예를 들어 톱니 변조를 수행하십시오. 톱니 모양의 시간에 따라 주파수가 선형으로 변하는 사인 신호입니다. 측정 된 빛의 순간 주파수와 기준 광은도 7에 도시 된 바와 같이 시간에 따라 변한다.
기준 광의 주파수를 FT, FR로서 측정 표시등의 주파수, 변조 대역폭의 주파수, ∆ f로 변조 대역폭, t로 변조주기 및 D로서의 거리를 설정합니다. 측정 표시등은 τ와 같은 다른 전송 경로로 인해 기준 광에 대한 기준 조명에 비해 시간 지연을 가질 것입니다.
그런 다음 생성 된 비트 신호는 5입니다.
그래서 측정 된 거리 :
주파수 변조 된 연속파 레이저 범위는 레이저를 캐리어로 취하며 모든 환경 간섭은 측정 된 신호의 광도에만 영향을 미치지 만 주파수 정보는 아닙니다. 따라서 환경 광 간섭에 저항하는 높은 정확도와 강력한 능력을 얻을 수 있으며 정확도는 미크론 수준에 도달 할 수 있습니다. 현재 대형 및 고정밀 측정 응용 프로그램의 연구 핫스팟입니다. 그러나이 측정 방법은 레이저 빔 주파수의 높은 안정성과 선형성이 필요하므로 시스템의 실현을보다 복잡하게 만들고 측정 범위는주기 T에 의해 제한됩니다.
6. 삼각형 레이저 범위
삼각형 레이저 범위는 광원, 측정 된 물체 표면 및 광수 수신 시스템이 삼각형 광학 경로를 형성 함을 의미합니다. 레이저 소스에 의해 방출되는 빛은 시준 렌즈에 의해 초점을 맞추고 측정 된 물체 표면에 인시된다. 빛의 수신 시스템은 입사 지점으로부터 산란 된 빛을 수신하고 광전 감지기의 민감한 표면에서 이미지를 나타냅니다. 이미징 표면의 광 지점의 변위를 통해 측정 된 물체 표면의 이동 거리를 측정하는 측정 방법입니다.
입사 레이저 빔과 측정 된 물체 표면의 정상 선 사이의 각도 관계에 따르면, 일반적으로도 8과 같이 비스듬하고 직접적인 방법이 있습니다. 일반적으로 직접 레이저 삼각 측량 방법은 기하학적 알고리즘이 더 단순하며 비교적 작고 부피는 비교적 작아서 더욱 작용할 수 있습니다. 산업에서는 직접 레이저 범위의 방법이 종종 사용됩니다.
위상 레이저 범위 및 주파수 변조 연속파 레이저 범위와 비교하여, 삼각 분해 레이저 범위는 단순한 구조, 빠른 테스트 속도, 유연하고 편리한 사용, 저렴한 비용 등과 같은 많은 장점을 가지고 있습니다. 측정 할 대상 표면으로부터,이 범위는 일반적으로 실내 근접 작업에 적합하므로 실외 또는 실내 강한 빛 배경에서 작동하는 데 적합하지 않습니다. 따라서 삼각 측량 레이저 범위의 적용 범위는 주로 작은 변위 측정이며, 자동차 산업에서 물체 표면 윤곽, 폭, 두께 및 기타 수량의 측정에 널리 사용됩니다.
