Что такое датчик измерения расстояния?

Что такое датчик измерения расстояния?

Датчик измерения расстояния — это устройство, используемое для измерения расстояний.

Они получили широкое применение в автоматизированных системах вождения для автомобилей и промышленного оборудования, а также в современных системах безопасности для предотвращения столкновений. Три основных типа датчиков измерения расстояния включают LiDAR (оптический), миллиметровые волны и ультразвуковые.

Большинство этих датчиков используют механизм времени пролета (TOF), при котором сигнал излучается, а время, необходимое для получения сигнала обратно от целевого объекта, используется для измерения расстояния.

Применение датчиков измерения расстояния

Датчики измерения расстояния используются по-разному в зависимости от их конкретного метода:

1. Метод LiDAR

Метод LiDAR, известный своим высоким разрешением и точностью в распознавании положения и формы, используется в автономном вождении для измерения трехмерных форм местности с помощью самолетов и дронов, а также для распознавания формы объектов. Он также применяется в устройствах безопасности для автоматически управляемых транспортных средств для определения расстояния до препятствий и в системах, которые определяют формы и размеры продуктов для автоматической сортировки.

2. Метод миллиметровых волн

Метод миллиметровых волн, отличающийся большим диапазоном измерения и устойчивостью к воздействию окружающей среды, используется в датчиках обнаружения человека для мониторинга движения в определенном диапазоне и в приложениях безопасности. Он также используется в адаптивном круиз-контроле, системах торможения для предотвращения столкновений и мониторах слепых зон для помощи при смене полосы движения на автомагистралях.

3. Ультразвуковой

Ультразвуковой метод, экономически эффективный вариант, ограничен более короткими расстояниями обнаружения около 10 метров. Он подходит для датчиков движения, которые активируют свет при обнаружении человека, для обнаружения пакетов на конвейерах и для обнаружения препятствий на парковке.

4. Стереокамера

Стереокамеры, работающие как датчики измерения расстояния, вычисляют расстояние по изображениям. Часто используемые в сочетании с датчиками миллиметровых волн в системах помощи водителю, они обеспечивают оценку на основе изображения наряду с измерением расстояния.

Принцип работы датчиков измерения расстояния

Многие датчики используют механизм времени пролета (TOF), где расстояние измеряется по времени, необходимому для отправки и получения сигнала от целевого объекта, в зависимости от метода.

1. Метод LiDAR

Метод LiDAR использует лазерный свет, который может быть видимым, ультрафиолетовым или ближним инфракрасным. Расстояние вычисляется путем испускания лазерных импульсов и измерения времени получения отраженного света. Он очень точен, точно обнаруживает небольшие объекты, но менее подходит для прозрачных или пыльных сред и сложных условий освещения.

2. Метод миллиметровых волн

Используя электромагнитные волны в спектре миллиметровых волн, этот метод существует в импульсных и FMCW системах. Импульсные системы вычисляют расстояние по времени, необходимому для возвращения отраженных радиоволн, в то время как FMCW системы используют изменение частоты с течением времени и частоту биений от интерференции переданных и отраженных сигналов. Этот метод эффективен на больших расстояниях, устойчив к яркой и пыльной среде, но менее эффективен с материалами, поглощающими радиоволны.

3. Ультразвуковой метод

Этот метод передает ультразвуковые импульсы и вычисляет расстояние по времени, необходимому для возвращения отражений. Он экономически эффективен и работает в различных средах, но его диапазон ограничен 10 метрами, и он менее эффективен со звукопоглощающими материалами.

4. Стереокамера

Стереокамеры используют двойные камеры для захвата изображений и сбора позиционных данных. Расстояние до объекта определяется триангуляцией с использованием позиционной информации камер. Однако сбор данных изображения затруднен в темных или сильно освещенных помещениях, что влияет на точность обнаружения.

Другая информация о датчиках измерения расстояния

Знакомые приложения датчиков измерения расстояния

Смартфоны часто используют датчики ToF в качестве датчиков измерения расстояния. Эта технология повышает точность автофокусировки в камерах смартфонов за счет точного расчета расстояния между объектом и камерой даже в сложных условиях фокусировки. Он позволяет обрабатывать 2D-изображения как 3D-данные, повышая точность распознавания объектов на изображениях и открывая значительный потенциал в технологиях виртуальной и дополненной реальности.