PLD脈沖激光二極管發(fā)射器件 APD雪崩光電二極管光傳感器 產(chǎn)品工業(yè)應(yīng)用

工業(yè)測(cè)距簡(jiǎn)介

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　　激光測(cè)距模塊是一種集成了激光發(fā)射器、接收器和信號(hào)處理電路的設(shè)備，用于測(cè)量目標(biāo)物體與傳感器之間的距離。其工作原理主要有飛行時(shí)間法(TOF)以及三角法。

　　DTOF利用激光脈沖測(cè)量距離，通過發(fā)射激光脈沖并測(cè)量其返回時(shí)間來計(jì)算距離;ITOF則基于相位法原理工作，通過發(fā)射調(diào)制連續(xù)波并比較發(fā)射和接收信號(hào)之間的相位差計(jì)算距離。TOF法具有非接觸、高精度和快速響應(yīng)等特點(diǎn)，在液位控制、智能制造以及物流倉(cāng)儲(chǔ)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

　　三角法通過計(jì)算激光在目標(biāo)物體表面散射后的角度變化來確定距離，檢測(cè)被測(cè)物表面的粗糙度、厚度以及形狀，測(cè)程短、測(cè)速快、重復(fù)精度高，適用于批量工件的精密工業(yè)檢測(cè)。

工業(yè)測(cè)距原理 —— 脈沖法（dTOF）

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　　激光器向目標(biāo)發(fā)射脈沖激光，經(jīng)目標(biāo)反射后，由探測(cè)器接收。通過計(jì)時(shí)器獲得發(fā)射脈沖與接收脈沖之間的往返時(shí)間差Δt以及光速c，計(jì)算出目標(biāo)的距離D。

　　D=c*Δt /2

　　脈沖dTOF電路中內(nèi)部集成了一枚發(fā)出固定時(shí)鐘頻率的芯片，當(dāng)脈沖激光發(fā)出時(shí)計(jì)時(shí)器記錄下起點(diǎn)時(shí)間，光經(jīng)過目標(biāo)障礙物反射回回波信號(hào)，后被探測(cè)器接收時(shí),計(jì)時(shí)器記錄終止時(shí)間，采集到一個(gè)脈沖周期的時(shí)間間隔Δt，再根據(jù)dTOF公式計(jì)算得出與目標(biāo)障礙物的距離。

工業(yè)測(cè)距流程圖 —— 脈沖法（dTOF）

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工業(yè)測(cè)距原理 2 —— 相位法測(cè)距（iTOF）

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　　ITOF通過發(fā)射一束調(diào)制的連續(xù)激光信號(hào)，當(dāng)這束激光照射到目標(biāo)物體后反射回來，接收器會(huì)捕捉到反射信號(hào)，并與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較，通過計(jì)算兩束信號(hào)之間的相位差來確定目標(biāo)物體的距離。

　　

　　其中，D是測(cè)量距離，c是光速，是相位差，f是調(diào)制信號(hào)的頻率。

　　相位測(cè)距法的采樣率高，測(cè)量精度高(由計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率相對(duì)調(diào)制頻率的比值決定)。測(cè)程有限，但可通過更改尺長(zhǎng)(調(diào)制頻率)適應(yīng)各種距離的測(cè)量，如果需要同時(shí)滿足大測(cè)程和高精度，則必須通過多頻激光測(cè)量完成。

工業(yè)測(cè)距原理 ——三角法測(cè)距

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　　激光三角法是根據(jù)PSD上像點(diǎn)的位移來測(cè)算目標(biāo)障礙物距離的方法。三角法有直射式和斜射式兩種結(jié)構(gòu)，假設(shè)測(cè)量像點(diǎn)在光敏面上的位移為x，待測(cè)面沿軸方向的位移為H，分別可得到兩種方法下x與H的關(guān)系式。

　　直射式：

　　                                                                                     (1)

　　斜射式：          

  

 

 

　　                                                      (2)

 

　　公式(1)和(2)中，x可通過PSD輸出得到，a、b、θ、θ1、θ2則由測(cè)試系統(tǒng)決定。

　　斜射式入射光的光點(diǎn)照射在被測(cè)面的不同點(diǎn)上，無法知道被測(cè)面中某點(diǎn)的位移情況，而直射式結(jié)構(gòu)卻可以。因此，當(dāng)被測(cè)面的法線無法確定或被測(cè)面形復(fù)雜時(shí)，只能采用直射式結(jié)構(gòu)。

工業(yè)測(cè)距流程圖 —— 三角法測(cè)距

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