roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.


принцип работы лазерного дальномера

принцип работы лазерного дальномера

Сообщение quarz » 21 окт 2007, 19:33

Здесь уже было достаточно тем про лазерные дальномеры)) В этой теме я хочу поговорить о технической реализации безотражательного дальномера, т.е. никаких вебок. В простейшем случае - это лазер с фотоприемником. Выстреливаем импульсом и запускаем счетчик. Когда импульс возвращается - тормозим счетчик и выводим значение на экран. Все бы хорошо, только учитывая скорость света, наш счетчик должен генерировать гигагерцовые импульсы чтобы получить разрешения хотя бы в 1м. Есть, конечно, альтернативный вариант - стрелять ультразвуком, но в таком случае сильно падает точность измерения и возможность точного "прицеливания" - так что этот вариант мы здесь даже не рассматриваем. Вернемся к лазеру. Есть мысль перед приемником поставить бипризму френеля, подавать на нее исходный луч вместе с отраженным, и наблюдать интерференционную картину. Анализируя ее, получаем информацию о расстоянии до объекта.
Еще я слышал о фазовом методе локации. Для этого сканирующий луч модулируют синусоидальным сигналом частотой пару десятков МГц, а отраженный луч вместе со сканирующим подают на фазовый детектор. Разность фаз будет показывать расстояние до объекта.
Честно говоря, в этот способ я не въезжаю, хотя знаю, что он реально используется при лазерном дальнометрировании. Или он построен на эффекте доплера? Тогда возможен пеленг только при движущемся объекте...
Типов людей всего 10: те, кто понимает двоичный код, и те кто нет.
Аватара пользователя
quarz
 
Сообщения: 88
Зарегистрирован: 21 окт 2007, 14:29
Откуда: Москва

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение Виталий » 21 окт 2007, 20:06

С бипризмой не покатит, попробуй поймай зайчик, а еще его надо будет усилить.
А вот с фазовым детектором вполне возможно и получится.
Все новости о моих проектах http://savethebest.ru
Аватара пользователя
Виталий
 
Сообщения: 2114
Зарегистрирован: 08 окт 2004, 16:43
Откуда: St. Petersburg
Skype: quark-bot
ФИО: Клебан Виталий

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение Strijar » 30 окт 2007, 12:06

Есть ведь в продаже бытовые дальномеры. У них точность сантиметрами. Надо бы купить один и посмотреть как сделан. Переодически облизываюсь в магазине... Если не повторить так может как-то прикрутить его можно для своих целей.
Аватара пользователя
Strijar
 
Сообщения: 662
Зарегистрирован: 28 авг 2006, 17:09
Откуда: Всеволожск (СПб)
прог. языки: С, C++, Python, Lua, VHDL, Verilog, Forth
ФИО: Олег Белоусов

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение Strijar » 30 окт 2007, 12:10

Ошибочка - точность у них миллиметры! Но цены... :(
http://www.laserpribor.ru/index.php

Ну так я и думал:
Принцип работы лазерного дальномера (лазерной рулетки, как его еще называют) состоит в том, что прибор измеряет сдвиг фазы отраженного сигнала, источником которого является полупроводниковый лазер
Аватара пользователя
Strijar
 
Сообщения: 662
Зарегистрирован: 28 авг 2006, 17:09
Откуда: Всеволожск (СПб)
прог. языки: С, C++, Python, Lua, VHDL, Verilog, Forth
ФИО: Олег Белоусов

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение Myp » 30 окт 2007, 13:14

Strijar писал(а):Ошибочка - точность у них миллиметры! Но цены... :(
http://www.laserpribor.ru/index.php

Ну так я и думал:
Принцип работы лазерного дальномера (лазерной рулетки, как его еще называют) состоит в том, что прибор измеряет сдвиг фазы отраженного сигнала, источником которого является полупроводниковый лазер

гдето...
пока шарился по сэмплам
встречал спец микрухи высокоскоростные как раз для этих делов
там всё ацки сложно и быстро :(

с сантиметровой точностью это бытовые дальномеры ультразвуковые
они по габаритам как и оптические но конечно точность меньше и удобство
зато и цена ниже
Аватара пользователя
Myp
скрытый хозяин вселенной :)
 
Сообщения: 17780
Зарегистрирован: 18 сен 2006, 12:26
Откуда: Тверь по прозвищу Дверь
прог. языки: псевдокод =) сила в алгоритме!
ФИО: глубокоуважаемый Фёдор Анатольевич

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение quarz » 31 окт 2007, 04:11

Я тут накопал довольно много инфы по лазерным дальномерам.
Вот что я узнал. Дальномеры, как измерительные приборы, существуют отдельно и в составе других, более сложных приборов (тахеометры, теодолиты).
Все они применяются в строительстве, геодезии, картографии, и т.д.
Промышленные Дальномеры делают двух типов: импульсные и фазовые.
Импульсные измеряют время прохождения импульса влоб, поэтому они применяются для измерения больших расстояний (порядка 6-7км) и точность у них тем выше, чем больше измеряемое расстояние. В них ставят импульсные лазеры класса 3R - к которым допускают только специально обученный персонал))
Фазовые лазеры измеряют время через разность фаз. У них выше точность, которая не зависит от расстояния. Но максимальное расстояние меньше чем у импульсных, т.к. лазер здесь работает в постоянном режиме.
Про Тахеометры хочу сказать отдельно. http://www.geototal.ru/goodlist/116/141/
По сути это многофункциональный комплекс для геодезических измерений. Кроме дальномера в него входит теодолит(измерение углов), визир. Меня он заинтересовал как возможность построения трехмерной модели местности. Но все же промышленные тахеометры (кстати, взгляните на их цены - от 100 до хххх тыс.р. :D ) неспособны "выстреливать" своим дальномером чтобы сканировать местность - время измерения у них не больше 0.4 с !


Ссылки по теме:
http://bse.sci-lib.com/article126128.html
http://www.ssga.ru/metodich/geodesy_ep/4_3_3.html
http://de.ifmo.ru/bk_netra/start.php?bn=27
Типов людей всего 10: те, кто понимает двоичный код, и те кто нет.
Аватара пользователя
quarz
 
Сообщения: 88
Зарегистрирован: 21 окт 2007, 14:29
Откуда: Москва

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение bolt » 20 фев 2009, 01:10

Принесли сейчас каталог с дальномерами Bosh, вот и заинтересовался
При фазовом методе дальнометрирования лазерное излучение модулируется по синусоидальному закону с помощью модулятора (электрооптического кристалла, изменяющего свои параметры под воздействием электрического сигнала). Обычно используют синусоидальный сигнал с частотой 10...150 МГц (измерительная частота). Отраженное излучение попадает в приемную оптику и фотоприемник, где выделяется модулирующий сигнал. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза отраженного сигнала относительно фазы сигнала в модуляторе. Измеряя разность фаз, определяют расстояние до объекта.

Модулировать лазер мне не улыбается. Но, при ботовских расстояниях можно попробовать фокусировать и модулировать обычный ИК диод. А фазу этих 38кГц отлавливать тем же TSOP'ом. Кто что думает?
bolt
 
Сообщения: 281
Зарегистрирован: 01 дек 2008, 19:21

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение blindman » 20 фев 2009, 08:14

Идея бредовая. Это очевидно если понимать взаимосвязь между длиной волны, расстоянием и фазой. Чтобы на таких частотах получить точность порядка 1 метра, надо измерять время с точностью порядка 3нс.
Проект [[Open Robotics]] - универсальные модули для построения роботов
Модули Open Robotics можно приобрести в магазине shop.roboforum.ru

Day OFF? You must be pulling my leg! Stop making humor before someone sees you, fool!

Аватара пользователя
blindman
 
Сообщения: 4130
Зарегистрирован: 29 апр 2008, 21:15
Откуда: Хабаровск
прог. языки: C,C++,Assembler,PHP,Javascript,Ruby, SPIN,Java(?)
ФИО: Андрей Юрьевич

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение Виталий » 20 фев 2009, 08:56

Тут есть еще одна беда - стабильность генератора и отношение сигнал/шум для принимаемого сигнала.
Но ведь делают же люди. =)
Все новости о моих проектах http://savethebest.ru
Аватара пользователя
Виталий
 
Сообщения: 2114
Зарегистрирован: 08 окт 2004, 16:43
Откуда: St. Petersburg
Skype: quark-bot
ФИО: Клебан Виталий

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение blindman » 20 фев 2009, 09:19

На 38 кГц? Не верю.
Проект [[Open Robotics]] - универсальные модули для построения роботов
Модули Open Robotics можно приобрести в магазине shop.roboforum.ru

Day OFF? You must be pulling my leg! Stop making humor before someone sees you, fool!

Аватара пользователя
blindman
 
Сообщения: 4130
Зарегистрирован: 29 апр 2008, 21:15
Откуда: Хабаровск
прог. языки: C,C++,Assembler,PHP,Javascript,Ruby, SPIN,Java(?)
ФИО: Андрей Юрьевич

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение Виталий » 20 фев 2009, 11:10

Нет, на ту частоту с которой уже можно что-то мерить. На 38кГц ничего померять нельзя. Частота я думаю должна быть десятки мегагерц.
Все новости о моих проектах http://savethebest.ru
Аватара пользователя
Виталий
 
Сообщения: 2114
Зарегистрирован: 08 окт 2004, 16:43
Откуда: St. Petersburg
Skype: quark-bot
ФИО: Клебан Виталий

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение boez » 20 фев 2009, 11:51

А от шума хорошо помогает усреднение. А фазовый детектор хорошо умеет ловить небольшие изменения фазы. Так что, взяв например генератор на 10 МГц (длина волны 30 М, четверть волны - 7.5 метра, расстояние до препятствия 3.75 м) с 2 выходами со сдвигом 90 градусов, подав один выход на лазер, а второй - на ФД, на второй вход ФД сигнал с приемника, получим что напряжение на выходе ФД будет меняться от нуля до максимума на расстоянии от 0 до 3.75 м. Зависимость будет синусоидальная, это значит на 3.75 метра чувствительность будет никакая, а вот от 0 до 2 метров - нормальная. И точность измерения будет определяться точностью генератора и ФД. Удастся получить 0.5% - будет 1 см. Шум? Так усреднить за 0.1 сек простым ФНЧ - это миллион периодов.

Главная задача - сделать генератор с хорошей точностью генерации двух сигналов, сдвинутых на 90 градусов.

Щас идейка пришла - а ведь нам синус не особо нужен, можно валить и на лазер, и на ФД прямоугольник, с ним даже линейность повысится, и вообще всю эту фигню на быстрой логике сделать. Кварцевый генератор, два делителя пополам на счетных триггерах - вот вам генератор. С него один сигнал на лазер, второй на ФД на элементе XOR. На второй вход XOR - сигнал с усилителя фотодиода. На выходе XOR - ФНЧ и с него сигнал на АЦП.

Добавлено спустя 3 минуты 51 секунду:
А - ну еще потом откалибровать это все надо будет, бо нелинейность и смещение будет полюбому. Лишь бы от температуры и питания это смещение не плавало. Но от этого можно защититься, подавая на тот же ФД свой собственный сигнал.
А, еще на усилителе приемника фазовый сдвиг будет. Тоже надо аккуратно с ним быть.
boez
 
Сообщения: 1981
Зарегистрирован: 27 авг 2008, 10:45
Откуда: Харьков
прог. языки: С/С++

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение Myp » 20 фев 2009, 11:54

остаётся один вопрос
почему до сих пор нет в природе дешового(до 600р.) лазерного дальномера с дальностью до 3х метров?

мб всёже есть какието трудности?
<telepathmode>На вопросы отвечает Бригадир Телепатов!</telepathmode>
Всё уже придумано до нас!
Аватара пользователя
Myp
скрытый хозяин вселенной :)
 
Сообщения: 17780
Зарегистрирован: 18 сен 2006, 12:26
Откуда: Тверь по прозвищу Дверь
прог. языки: псевдокод =) сила в алгоритме!
ФИО: глубокоуважаемый Фёдор Анатольевич

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение bolt » 20 фев 2009, 12:17

Идея бредовая. Это очевидно если понимать взаимосвязь между длиной волны, расстоянием и фазой.
Вот и мне так кажется. Чтобы точно измерить нужно иметь длину волны соизмеримую с расстоянием, а это слишком высокие частоты. Во всяком случае для прямой модуляции ИК диода :(
bolt
 
Сообщения: 281
Зарегистрирован: 01 дек 2008, 19:21

Re: принцип работы лазерного дальномера

Сообщение Виталий » 20 фев 2009, 23:29

Да и приемничек может не справиться... =)
Все новости о моих проектах http://savethebest.ru
Аватара пользователя
Виталий
 
Сообщения: 2114
Зарегистрирован: 08 окт 2004, 16:43
Откуда: St. Petersburg
Skype: quark-bot
ФИО: Клебан Виталий

След.

Вернуться в Железо

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

Mail.ru counter