摘要:激光雷达测距原理:激光雷达(LiDAR)是现代测距技术的核心,它基于飞行时间法(ToF)进行测距。通过向目标发射激光束,接收目标反射的光信号,精确计算激光往返时间,从而测量与目标的距离。这种基于光传播特性的测距方式,为后续精确测量奠定了基础。测距板集成特性:测
在现代测距技术领域,激光雷达测试板凭借其独特优势,成为复杂环境下精确测距的关键设备。下面将从技术本质、关键参数、特点优势、应用场景等方面进行详细剖析。
技术本质阐释
激光雷达测距原理:激光雷达(LiDAR)是现代测距技术的核心,它基于飞行时间法(ToF)进行测距。通过向目标发射激光束,接收目标反射的光信号,精确计算激光往返时间,从而测量与目标的距离。这种基于光传播特性的测距方式,为后续精确测量奠定了基础。
测距板集成特性:测距板(Ranging Board/Module)将激光雷达的关键部件,如激光发射器、接收器、光学镜头和处理芯片等,高度集成在一块电路板(PCB)上,形成独立模块。用户无需了解底层技术,通过UART串口、I2C、CAN等简单接口向模块发送指令,即可获取距离数据,是一种"即插即用"的传感器模块,简化了激光雷达技术的应用流程。
防水设计机制:防水是该测距板的重要特性。其外壳或整体封装经过特殊处理,采用密封圈、防水胶和特殊外壳材料,遵循IP防护等级(如IP65、IP67等)设计标准,有效防止水分侵入。
综合定义:激光雷达测试板是高度集成的模块化组件,整合了激光发射、接收和信号处理电路。利用先进激光技术,可精确测量与目标物体的距离。凭借出色的防水设计,能在潮湿、多尘、雨淋等恶劣环境中稳定工作,为复杂场景测距提供可靠方案。
关键技术参数分析
选择和评估激光雷达测试板时,以下关键技术参数至关重要:
激光波长:常见的有905nm和1550nm,1550nm对人眼更安全,需根据实际应用选择。
光束类型:分为单点测距和线阵扫描,适用于不同测量需求。
测距范围:明确测量的距离区间,如常见的0.1m - 40m,不同应用场景对测距范围要求不同。
测距精度:体现测量准确程度,如±2cm,高精度测量为后续应用提供可靠数据。
数据刷新率:每秒输出测量数据的次数,如10Hz、100Hz等,频率越高,设备响应越快。
接口类型:与主控制器的通信方式,常见的有UART(TTL串口)、I2C、CAN等,不同接口适用于不同系统架构。
供电电压:通常为5V或3.3V,合适的供电电压是设备稳定运行的基础。
防水等级:用IP代码表示,如IP65防尘且防喷水,IP67防尘且可短时间浸入水中(1米深,30分钟),不同防水等级适用于不同恶劣环境。
核心特点与优势
高精度测距:激光雷达测试板通常能达到厘米级甚至毫米级的测距精度,远超传统超声波传感器,在对距离测量要求高的场景中优势明显。
抗干扰能力强:由于激光方向性好,该测距板不易受环境光、声音、电磁波等外界因素干扰,能在复杂环境中稳定输出准确测量数据,确保设备可靠性和稳定性。
模块化设计便捷:模块化设计使开发者能快速将其集成到产品中,无需从头研发激光雷达,缩短产品开发周期,降低开发成本。
环境适应性卓越:防水特性突破了传统电子元器件使用环境的限制,能在户外恶劣天气和工业潮湿、多尘环境中稳定工作,为复杂环境应用提供有力保障。
小体积、轻量化:相比完整激光雷达设备,测距板设计更紧凑,体积更小、重量更轻,在对空间和重量要求严格的应用场景,如无人机、机器人等领域优势明显。
主要应用场景
机器人领域:在扫地/商用清洁机器人中,用于防撞、沿边清扫和定位,帮助机器人精准完成清洁任务;在AGV/AMR(自动导引运输车/自主移动机器人)中,用于避障和导航,确保机器人在复杂工业环境中安全高效运行。
工业自动化:在物料检测方面,可检测传送带上物体的存在、高度或体积,为工业生产自动化控制提供准确数据;在液位检测中,能精确测量容器内液体或固体表面高度;在港口起重机应用中,可实现防撞和定位功能,保障港口作业安全高效。
户外应用:在智能交通领域,用于测量车辆高度、触发测速拍照等,为交通管理提供重要数据;在安防监控方面,可实现周界入侵检测,保障区域安全;在无人机(UAV)领域,特别是农业植保等户外场景中,用于定高飞行、地形跟随和避障,提高无人机飞行安全性和作业效率。
国仪光子的技术贡献与应用案例
国仪光子在激光雷达相关技术领域积累深厚,贡献卓越。其生产的LiDAR专用测试板,如多阶级反射率激光雷达标定板、含铝盒箱激光雷达标定板、纯板激光雷达标定板等,可用于激光雷达目标距离校准,使激光雷达更精准地判断周围障碍物及其运动轨迹。
国仪光子采用自主研发的技术工艺,生产的测试板优势显著。其使用波长范围宽达250 - 2500nm,适用于常见激光850nm、905nm、940nm和1550nm等;反射率可选范围广,如含铝盒箱激光雷达标定板反射率2 - 99%可选,纯板激光雷达标定板反射率1 - 97%可选,且光谱平坦;具有近完美的朗伯特性和优良的漫反射测试效果;附带出厂反射检测报告,反射率数据准确,经过权威机构检测。
在应用方面,国仪光子的产品广泛应用于汽车自动驾驶、手机LiDAR Scanner测试系统、飞行时间(TOF)测量、波段范围灵敏度测试等领域。在汽车自动驾驶系统中,其生产的激光雷达标定板能帮助激光雷达更精准校准,提高自动驾驶安全性和可靠性。在一些户外复杂环境应用中,国仪光子的相关产品与激光雷达测试板相互配合,为整个系统的稳定运行提供有力支持。
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来源:国仪光子