Дальномерные модули: принципы работы, где используются и как могут быть полезны

Дальномерные модули – устройства, с помощью которых можно точно измерить расстояние от одного объекта до другого. Они работают с использованием лазерных, ультразвуковых и радиочастотных технологий, применяются в самых разных сферах — от строительства до беспилотного вождения. Дальномеры обеспечивают высокую точность измерений, что позволяет использовать собранные данные в инженерных расчетах.

Принципы работы дальномерных модулей

Работа дальномеров основана на нескольких физических принципах измерения расстояний:

• ToF – Time of Flight. Принцип основан на измерении времени прохождения сигнала от излучателя импульсного лазера до приемника. Лазерный луч доходит до объекта, отражается от его поверхности и возвращается к приемнику, на котором установлен фотодетектор. Устройство оценивает затраченное на это время, по нему оценивается пройденное лучом расстояние;
• фазовый принцип измерения. Для таких дальномеров используются лазеры непрерывного действия, дающих постоянное излучение, имеющее волновую природу. Луч доходит до цели, отражается от ее поверхности и возвращается к приемнику, после чего сравниваются фазы исходного и принятого излучения. Задержка фазы дает возможность определить расстояние до объекта с учетом постоянной скорости света;
• триангуляция. Такой метод предполагает измерение угла, по которым отраженный лазерный луч вернулся к приёмнику. Расчет ведется по треугольнику, в котором известна длина одной стороны и угол, что дает возможность точно оценить длину другой стороны, то есть расстояние до объекта.

Типы дальномеров по источнику излучения

В зависимости от источника излучения для измерения расстояния выделяют следующие разновидности дальномеров:

• лазерные. Для оценки расстояния до объекта используется лазерный луч, он может быть импульсным или непрерывным. Луч отражается от поверхности, возвращается к приемнику, оценивается время возврата, угол отражения или задержка сигнала;
• ультразвуковые. Они работают по принципу эхолота: звук доходит до препятствия, отражается и улавливается приемником;
• радиочастотные. Устройство измеряет расстояние по времени и скорости прохождения радиоволн до предмета и обратно.

В таблице представлены сравнительные характеристики дальномеров разных типов:

Ультразвуковые устройства будут наиболее доступными по цене, однако они имеют наименьшую точность измерений из-за способности ультразвуковых волн расходиться в стороны. Кроме того, они обеспечивают допустимую точность только при работе на небольших расстояниях.

Подходящие продукты

Дальномерный модуль GLR

- Дальность 20000м
- Частота 1Гц
- Длина волны 1.54мкм
- Интерфейс RS485/RS232
- Питание 12В

Сравнить

Заказать

Дальномерный модуль KSD-C

- Дальность 2500м
- Частота 1Гц
- Длина волны 1550 нм
- Интерфейс RS422
- Питание 5 В

Сравнить

Заказать

Дальномерный модуль KSD-A6

- Дальность 8000м
- Частота 1-5Гц
- Длина волны 1535нм
- Интерфейс RS422
- Питание 9~14В

Сравнить

Заказать

Дальномерный модуль KSD-C1

- Дальность 17000м
- Частота 1-5Гц
- Длина волны 1.54мкм
- Интерфейс RS422
- Питание 28В (12В)

Сравнить

Заказать

Дальномерный модуль KSD-F

- Дальность 8000м
- Частота 1-5Гц
- Длина волны 1.064мкм
- Интерфейс RS422
- Питание 12В

Сравнить

Заказать

Области применения дальномерных модулей

Дальномерные модули получают все более широкое применение в различных направлениях деятельности человека. Их активно используют в следующих сферах:

• робототехника. Благодаря лазерным и ультразвуковым датчикам роботы получают возможность ориентироваться в пространстве и оценивать расстояние до препятствий, чтобы не допускать столкновений;
• производство автономных автомобилей. Технологии измерения расстояния позволяют выстраивать маршруты, контролировать перемещение, чтобы избегать столкновений с другими транспортными средствами и зданиями;
• изготовление БПЛА. Благодаря дальномерным модулям навигационные системы дронов строят маршруты, измеряют расстояния до объектов при построении карт местности;
• строительство. Дальномеры широко применяются при определении расстояния до объектов, составлении карт и планов участков. Их также используют непосредственно в ходе строительных работ;
• системы безопасности различных объектов. С помощью дальномеров можно обнаруживать посторонние вторжения и оценивать расстояние до посторонних объектов. Это помогает автоматизировать работу охранных и защитных систем, обеспечить их более быстрое срабатывание при обнаружении постороннего вторжения.

Это только некоторые направления, к которых используется дальномерное оборудование. В перспективе сферы его использования будут только расширяться за счет прогресса робототехники и беспилотного транспорта.

Преимущества модулей

Наиболее активно в промышленности, строительстве и других сферах применяются дальномеры лазерного типа. Они стали востребованными благодаря нескольким ключевым преимуществам:

• высокая точность. Погрешность у большинства моделей не превышает 2 мм/метр, что для большого расстояния оказывается несущественным. Такие устройства дают возможность максимально точно определить расстояние от точки излучения лазерного луча до поверхности объекта;
• возможность интеграции в сложные системы. Лазерные модули интегрируются в робототехнику, беспилотные автомобили, дроны и другие аппараты. Они имеют небольшие размеры;
• универсальность. Такие модули могут использоваться для решения самых разных задач;
• снижение затрат благодаря автоматизации процессов.

Как выбрать подходящий

При выборе дальномерного модуля нужно учитывать условия его эксплуатации и особенности поставленной задачи. Стоит обратить внимание на несколько важных параметров:

• область применения. Например, лазерные устройства могут использоваться и при геодезических работах на стройплощадках, и на промышленных предприятиях;
• требования к точности измерений и расстоянию. Наибольшей дальностью действия обладают радиодальномеры, однако они же имеют наибольшую погрешность. Максимально высокую точность демонстрируют лазерные аппараты;
• условия эксплуатации. Приборы могут иметь влагозащитный корпус, устойчивый к высоким и низким температурам.

В ассортименте компании KARNEEV SYSTEMS представлен большой выбор лазерных дальномерных модулей с радиусом измерения до 8000 м. Такие модули подходят для установки в различное оборудование, в том числе для оснащения БПЛА. При выборе необходимо обратить внимание на дальность действия, рабочую частоту, интерфейс подключения и другие параметры. По этим вопросам предоставляются подробные консультации.

Таким образом, дальномеры — это устройства, с помощью которых можно точно измерить даже очень большое расстояние от источника световых или звуковых волн до предмета. Применение такого оборудования позволяет успешно решать задачи различной сложности во многих промышленных сферах.