Лазерные дальномеры. Принцип работы и использование
Никого не удивляет наличие техники, которая помогает любому человеку решить множество задач. В этот список вошли и лазерные дальномеры.
Лазерный дальномер – это оптический прибор, который используется для точного определения дистанции – от точки отсчета (месторасположения) до конкретной цели наведения.
Основы устройства лазерного дальномера
Главными составляющими прибора, именуемого лазерным дальномером, являются: излучатель и приемник.
Слово излучатель говорит само за себя, в данном приборе это генерирование лазерного луча определенной силы, что определяет длину волны. Луч абсолютно безопасен как для человека, так и для окружающей среды. Приемник предназначен для приема отраженного луча от выбранного вами объекта наведения. Для улучшения параметров дальномера в его конструкции всегда присутствует качественная оптика, которая позволяет самым точным способом сфокусировать сгенерированный луч и принять рассеянный луч на приемнике.
Виды лазерных дальномеров
По типу обработки излучаемого сигнала такие устройства делятся на два вида:
Фазовые дальномеры – принцип работы основан на сравнении величины фазы посланного и отраженного луча. Такие приборы имеют доступную стоимость и просты в эксплуатации. Обычно в приобретении такого оборудования заинтересованы охотники и любители стрелкового оружия.
Импульсные дальномеры – работают на основании определения времени отклика, посланного лазерного луча.
Особенности дальномеров, применяемых в охотничьих угодьях
Дальномер является отличным аксессуаром для стрельбы, как для охотничьего оружия, так и для спорта – стрельбы из лука. Размер прибора можно соизмерить с большим яблоком. Дальномер имеет автономное питание.
Охотники предпочитают приобретать приборы, которые могут измерить путь (дистанцию) от 500 м до 1,5 км. Погрешность вычисления расстояния зависит от типа оптики и самого прибора. Таким образом, у более дорой техники меньше погрешность измерений предполагаемой дистанции.
Немаловажным фактором для лазерного дальномера считается водозащищенность. Ведь процесс охоты происходит в любых погодных условиях, поэтому этот параметр очень важен. Водонепроницаемость защитит не только оптику, но и элементы питания от выхода из строя. Очень популярными становятся приборы такого назначения со встроенным баллистическим калькулятором. На охоте они особенно удобны: вы точно знаете расстояние до цели. Поэтому стрельба на критических дистанциях нуждается в применении дальномеров.
Охотимся с помощью дальномера
Охота на медведя: дальность прицельной и безопасной стрельбы равна от 50 до 150 метров.
Варминтинг – зимняя охота на лис, стрельба только с дальней дистанции.
Охота на лося и косуль – неплохо применять дальномер с баллистическим калькулятором.
Охота в горной местности тоже нуждается в таком приборе, желательно наличие опции «угломер».
Какой прибор купить решать только его будущему владельцу. Ведь он конкретно знает, какие задачи будут поставлены перед устройством. Лидами рынка стали мировые компании, давно зарекомендовавшие себя как надежные и качественные производители оптических приборов:
Приобретая прибор такого назначения, вы можете быть полностью уверенными, что ваш выстрел будет произведен в выбранную цель.
Дальномеры просты в использовании, достаточно один раз прочесть инструкцию и попробовать измерить расстояние до цели, которое вам известно заранее. Таким образом, вы точно будете знать, какая погрешность измерения в этой модели.
Уход за лазерными дальномерами аналогичен всем оптическим приборам. Это содержание в сухих помещениях, протирание оптики, чистка крепежей, своевременная замена элементов питания, которые исчерпали свой часовой ресурс.
Прибор для измерения расстояния лазерный, дальномер принцип работы
Устройство лазерного дальномера
Лазерный дальномер предназначен для измерения расстояний. Работа этого прибора основана на следующем принципе: он посылает лазерный сигнал, который отражается от объекта и возвращается обратно, измеряет время его прохождения и относительно него высчитывает расстояние до объекта. Большинство современных дальномеров имеет компактную форму и удобны в применении. Чтобы пользоваться таким устройством, не нужно особых умений. Лазерные измерители расстояния получили широкое распространение в астрономии, строительстве, военной отрасли и навигации. Дальномеры также применяются для топографических съёмок.
Фотогалерея: разновидности лазерных дальномеров
Топографический лазерный дальномер позволяет вычислять расстояние до территорий или участков землиНавигационный дальномер помогает определять расстояние до объектов на водеЛазерные дальномеры используют в военной отрасли для оружейных прицеловСтроительным лазерным дальномером можно определять расстояния до стен и высчитывать площадь и объём помещений
В строительстве лазерный дальномер часто используется для измерения расстояния до стен и порогов. С его помощью можно также вычислять площади помещений. Прибор нужно установить на нужную опцию, установить на рабочей поверхности и направить лазер на интересующий объект, например, противоположную стену. Для получения более точных показаний дальномер необходимо устанавливать строго перпендикулярно. Для облегчения этой задачи в строительных лазерных измерителях имеется специальный уровень с пузырьком.
Основные элементы строительного дальномера
- Оптический лазерный излучатель — служит для генерирования и посылки луча в нужную точку.
- Оптический отражатель — принимает отражённый луч.
- Компьютерный преобразователь или микропроцессор.
- Встроенная программа вычислений — предназначена для обработки результатов измерений и выдачи их в нужном виде.
- Фиксатор дальномера.
- Оптический прицел — позволяет направить луч точно в нужное место.
- Пузырьковый уровень.Пузырьковый уровень, встроенный в лазерный дальномер, позволяет устанавливать прибор ровно на поверхности
В строительных лазерных дальномерах есть блокнот и калькулятор.
Виды дальномеров
По принципу работы лазерные дальномеры разделяются на фазовые и импульсные.
Фазовые измерители
Фазовые дальномеры имеют не очень большую дальность действия, но они намного точнее в силу принципа своей работы и дешевле из-за того, что в них не встраивают дорогой сверхточный таймер.
Фазовый дальномер работает на небольших расстояниях, но имеет хорошую точность и низкую цену
Принцип работы дальномеров такого типа заключается в том, что лазерная волна посылается на объект с одной фазой, а отражаясь, возвращается с другой. Рассчитав сдвиг фаз, прибор определяет расстояние до объекта. Благодаря такому принципу работы измерения фазовым дальномером имеют высокую точность. При необходимости работы на расстояниях, превышающих длину излучаемой волны, прибор посылает сигнал несколько раз, изменяя частоту модуляции. Затем процессор устройства определяет точное расстояние до цели путём решения системы линейных уравнений.
Импульсные измерители
Импульсный дальномер состоит из детектора излучения и импульсного лазера. Он вычисляет расстояние до объекта путём умножения времени прохождения луча на величину скорости света. Импульсные измерители работают на гораздо больших расстояниях, чем фазовые, благодаря более высокой мощности излучаемого импульса. Такие дальномеры часто применяют для военных прицелов.
Сравнение принципов работы импульсных и фазовых измерителей
- Фазовый дальномер при измерении расстояния использует модулированный световой сигнал, а импульсный — световой импульс.
- Импульсные дальномеры измеряют гораздо большие расстояния, чем фазовые, так как мощность посылаемых импульсов у них гораздо больше.
- Импульсный метод измерения расстояния менее точен, чем метод измерения разности фаз. Но благодаря современным методикам обработки сигнала в импульсных дальномерах это различие становится не таким значительным.
- Размер отражаемой лазерной точки становится больше с увеличением расстояния.
Это справедливо для обоих принципов измерения, хотя отклонение лазера от точки отражения разное, так как отличаются размер и форма лазерного пятна.
- Фазовый и импульсный принципы работы различаются также чувствительностью к прерыванию сигнала. При работе под воздействием некоторых внешних факторов (в потоке транспорта, при плохих погодных условиях) фазовый дальномер будет работать хуже, чем импульсный.
Видео: принцип работы лазерного дальномера
Применение и функции лазерного дальномера
С помощью лазерной рулетки можно рассчитать объём, вычислить площадь помещения, замерить сложные недоступные отрезки, определить длину ската крыши и угол его наклона, найти площадь стены с наклоном у потолка, а также её диагональ.
Дополнительные функции некоторых современных дальномеров
- Подсветка.
- Ватерпас или пузырьковый уровень. Это приспособление чаще всего устанавливают на строительных лазерных рулетках. Оно поможет определить, ровно ли располагается прибор на поверхности.
- Визир — специальное устройство, приближающее точку, до которой ведётся измерение. Функция работает аналогично цифровому увеличению (зуму) на видеокамерах и особенно актуальна для работы на больших расстояниях.Визир представляет собой миниатюрную камеру, которая позволяет приблизить объект измерений
- Дисплей с цветным экраном.
- Измеритель температуры воздуха. Допустимые погодные условия для использования каждого прибора указаны в инструкции. В любом случае при работе на морозе необходимо дать устройству некоторое время на адаптацию к окружающей температуре.
- Датчик для измерения наклона в пределах до 45o. Он нужен для проведения расчёта угла ската крыши, наклона навеса и других аналогичных операций.Лазерный дальномер со встроенным датчиком измерения угла наклона позволяет вычислять расстояния на криволинейной поверхности
- Индикатор уровня зарядки батареи.
- Функция Bluetooth.
- Трекинг — непрерывное измерение расстояний. При перемещении дальномера трекинг производит замеры не один, а несколько раз с определённой периодичностью и показывает получаемые результаты.
Такая опция необходима для того, чтобы отмерить нужную длину конструкции или помещения.
- Различные математические функции.
Наличие в лазерном дальномере дополнительных функций помогает более точно и удобно производить необходимые замеры и во многом облегчает работу. Но и цена таких приборов гораздо выше.
Работа с лазерной рулеткой
- Установить и зафиксировать прибор в точке начала измерений.
- Включить дальномер при помощи специальной кнопки.
- Выбрать нужную точку отсчёта. Во многих моделях для удобства встроена возможность выбора точки — от передней части корпуса прибора или от задней. Такая функция нужна для определения расстояния без учёта размеров корпуса. Некоторые устройства также оснащены специальными скобами, позволяющими проводить измерения в неудобных местах. Точку отсчёта в них можно выбрать от края корпуса либо от самой скобы.
- Выбрать необходимые единицы измерения.
- Начать измерения, нажав функциональную кнопку.
- Просмотреть результат на дисплее прибора.Лазерный дальномер позволяет определить длину, ширину и высоту помещений, а также автоматически посчитать его площадь и объём
Например, если нужно определить расстояние от одной стены до другой, необходимо провести следующие действия:
- Установить прибор на одной стене.
- Убедиться, что прибор зафиксирован ровно на поверхности и плотно у стены.
- Назначить точкой отсчёта прижатую часть корпуса. Это позволит учесть в расчётах толщину самой рулетки.
- Включить функцию начала замеров.
- Посмотреть полученные результаты на экране.Для того чтобы измерить необходимое расстояние, нужно приложить прибор к стене и нажать функциональную кнопку — все остальные действия прибор произведёт сам
Для получения более точных расчётов не рекомендуется держать прибор в руках при измерении. Запрещается направлять лазерный луч прибора в лицо, потому что он может обжечь сетчатку глаза.
Видео: как пользоваться лазерной рулеткой
Правила эксплуатации дальномера
- Лазерную рулетку следует эксплуатировать согласно технической инструкции.
- Нельзя допускать попадания влаги и грязи в прибор, а также перегрева и переохлаждения дальномера.
- Необходимо беречь прибор от падения и ударов.
- Проводить ремонт дальномера следует только в специальных мастерских.
- Хранить лазерный дальномер рекомендуется в специальном чехле.
Рекомендации по выбору лазерной рулетки
- Каждый лазерный дальномер имеет определённый диапазон расстояний. При выборе рулетки необходимо знать, какие приблизительные размеры вам надо будет определять. Приобретать рулетку следует с несколько большей максимальной дальностью, чтобы был хотя бы небольшой запас.
- Чем мощнее микропроцессор дальномера, тем быстрее и точнее анализируются данные. Но если лазерная рулетка нужна для несложных измерений в быту, будет достаточно самой простой модели, иначе вы переплатите деньги за функции и способности прибора, которыми не будете пользоваться. Простые рулетки настроены только на измерение расстояния. Приборы с мощным микропроцессором и улучшенным программным обеспечением могут производить множество расчётов с применением сложных геометрических формул (площади, объёма, углов и т.
д.).Современные лазерные дальномеры с мощными процессорами позволяют рассчитывать расстояния до объектов, площади и объёмы помещений и переводить результат в разные системы единиц
- Лазерную рулетку лучше приобретать с надёжным штативом, если в корпусе прибора есть крепёжная резьба. Для произведения расчётов в комнатных условиях достаточно будет неподвижно зафиксировать прибор на полу, у стены или на предмете с ровной поверхностью. Если при измерении дальномер плотно зафиксирован, то погрешность в расчётах сведётся к минимуму.
- При покупке важно учитывать тип элементов питания дальномера. Не стоит приобретать прибор со встроенным аккумулятором, так как по истечении ресурса заменить его будет сложно. Лучше остановить выбор на рулетке, работающей от батареек.
Видео: обзор лазерного дальномера ЛДМ-70
Дополнительные функции дальномера
- Функция измерения площади полезна во время ремонта, когда требуется рассчитать необходимое количество материала.
Нужно включить специальную опцию дальномера (кнопка обычно имеет обозначение в виде плоской и объёмной фигуры, они символизируют измерение площади и объёма соответственно) и измерить все стороны помещения. Далее аппарат проведёт расчёты путём умножения сторон и выдаст результат на дисплее. С помощью этой функции можно определить площадь пола, стен и потолка.Выбор режима вычислений производится при помощи специальной кнопки с изображением плоской и объёмной фигуры
- Измерение объёма проводится аналогично измерению площади. При нахождении объёма помещения сначала замеряются стороны пола, затем высота. Прибор анализирует полученные данные и вычисляет объём комнаты. Эта опция дальномера полезна, например, при выборе кондиционера, когда нужно знать объём расходуемого в помещении воздуха.
- Выдвижная скоба. Для проведения измерений из неудобных точек некоторые модели дальномеров оборудованы специальной скобой. Например, для определения размера комнаты по диагонали можно упереть прибор скобой в один из углов и включить необходимый режим.
Для получения точного результата нужно назначить точкой отсчёта начало скобы.
В современных дальномерах скоба может фиксироваться в нескольких положениях, чтобы можно было максимально просто проводить измерения из неудобных точек - Трекинг. Если нужно отмерить определённое расстояние от стены, например, для того, чтобы возвести перегородку, нужно воспользоваться функцией трекинга. Некоторые строительные модели лазерных рулеток оснащены режимом непрерывного измерения расстояния. Для нахождения нужного отрезка таким способом потребуется включить прибор и перемещать его вдоль выбранной линии до получения искомого расстояния.
- Некоторые лазерные дальномеры оснащаются функцией поиска минимальных и максимальных расстояний. С её помощью также можно вычислить точную диагональ помещения. Для этого необходимо установить прибор в одном углу, а луч направить на противоположный угол комнаты, стараясь попасть в границу между стенами как можно точнее. Рулетка произведёт серию измерений и найдёт максимальное значение, которое и будет искомой диагональю.
Таким же способом проводится и поиск минимального расстояния.
- Измерение сторон стены в форме трапеции — ещё одна опция некоторых современных лазерных рулеток. Для этого необходимо включить нужный режим и измерить три стороны стены, расположенных под углом 90o друг к другу. Далее дальномер с помощью полученных данных автоматически произведёт расчёт четвёртой стены и выведет результат на экран.Одну из сторон трапеции (например, длину ската кровли) лазерный дальномер может рассчитать по трём остальным сторонам
- Косвенный метод измерения расстояний — функция теоремы Пифагора. Позволяет определить расстояния и длины отрезков на труднодоступных участках. Допустим, нужно измерить расстояние от пола до шурупа в стене. Сначала выбираем начальную точку на небольшом расстоянии от стены на полу и измеряем расстояние от неё до стены. Затем направляем точку лазера на шуруп. Отрезок от рулетки до стены будет являться катетом, а длина от прибора до шурупа — гипотенузой. При включении рассматриваемой опции прибор автоматически произведёт вычисления, найдёт второй катет треугольника и выдаст, на какой высоте от пола находится шуруп.
- В солнечную погоду удобно пользоваться специальными очками. Они имеют красный или зелёный цвет стекла в зависимости от цвета луча лазера. Эти защитные стёкла оснащены световым фильтром, который приглушает все остальные цвета, кроме своего, тем самым позволяя легко находить точку отражения луча.Световой фильтр в очках приглушает все цвета, кроме своего, поэтому, например, в красных очках намного проще увидеть луч красного лазера
Видео: измерение площади непрямоугольных стен лазерным дальномером
Сделав правильный выбор лазерной рулетки, можно во многом облегчить работу. С использованием лазерного дальномера будет возможно вычислить любые нужные длины и площади. Несмотря на множество проводимых вычислительных операций, такой прибор прост для использования и не требует никаких особых знаний или навыков.
- Александр Макарычев
Как работает инструмент лазерный дальномер
Благодаря тому, как работает лазерный дальномер, можно осуществлять замеры плоскостей с максимальной точностью. Поэтому его применяют в военном деле, астрономии строительстве, инженерной геодезии и т.д.
Лазерный дальномер — удобное современное устройство для измерения площадей поверхностей.
Он представляет собой рулетку электронного типа. Такой прибор достаточно прост в эксплуатации, поэтому его используют профессиональные бригады, да и начинающие строители тоже.
Инструкция по работе с таким инструментом выглядит следующим образом:
- Дальномер включается на необходимую опцию.
- Далее он устанавливается вблизи одной из рабочих поверхностей.
- Луч лазера наводится на противолежащую сторону помещения.
- Аналогичным образом осуществляются замеры и других плоскостей.
Устройство лазерного дальномера.
Благодаря таким нехитрым действиям дальномер выдаст размер площади помещения. Если необходимо просчитать объем, действуют так же. Все приборы такого типа работают по схожему принципу.
Одно из главных удобств дальномера в том, что он заменяет калькулятор и блокнот с карандашом. Каждая модель может складывать и вычитать имеющиеся значения, а полученные цифры автоматически сохраняются. Но тут главное — знать о том, может ли потерять прибор данные, если извлечь из него флеш-карту.
Чтобы лазерный дальномер давал точные показания, очень важным моментом является соблюдение условий перпендикулярности рулетки. Чтобы облегчить эту задачу, современные производители оснащают свои изделия встроенным пузырьковым уровнем. Это значительно облегчает задачу.
Принцип работы лазерного дальномера
Чтобы осуществить замеры стен при помощи дальномера, сначала необходимо включить уровень. После этого измеряют поверхность стены по высоте и длине. От полученных значений следует отнять площадь, занимаемую окнами и дверными проемами.
Полученные цифры помогут сориентироваться в необходимом количестве строительных материалов, чтобы максимально избежать перерасхода. Для новичков лазерный дальномер является хорошим помощником.
Для удобства использования в различных условиях некоторые производители оснащают приборы встроенными камерами и визорами.
Но это касается геометрически правильных форм. Однако прибор используют и в инженерной сфере, например, для измерения котлованов. Тут будут присутствовать определенные погрешности. Кстати, на точность показаний во многом влияет и результативность самой рулетки, так как в темное время суток она выше, чем днем. Поэтому нередко используется дополнительное оборудование в виде визира или видеокамер, чтобы была возможность хорошо видеть лазер.
Чтобы определить дальность нахождения объекта, используют беспрерывное электромагнитное излучение. Дальномер может работать в трех режимах:
- фазовом;
- импульсном;
- комбинированном, который объединяет в себе предыдущие два.
В первом случае принцип действия — модуляция синусоидального сигнала, при этом частота будет варьироваться от 10 до 150 МГц.
Во втором варианте идет отражение импульса и его периодическая задержка. Несмотря на то что такая техника достаточно умна, контроль за ней все-таки необходим, так как сбои свойственны любой аппаратуре. Для того чтобы иметь правильное представление о принципе работы дальномера, руководство по эксплуатации требует тщательного изучения.
В зависимости от того, насколько тщательно придерживаться требований инструкции, дальномер будет работать точно или давать погрешности.
Зависимость техники от условий
Дальномер имеет два функциональных блока: излучательный, в составе которого есть лазерный диод, и приемник. За счет электромагнитной волны возникает лазерный луч. Сама волна производится дальномером, далее она отражается от рабочей плоскости, будь то полы, стены, потолок или другая рабочая сторона объекта. После этого идет ее возврат в приемник. Каждая волна имеет свою амплитуду и длину. Последний показатель изначально известен вычислителю дальномера, поэтому дальнейшие его вычисления производятся за счет принципа сложения всех длин волн, которые прошли путь до объекта и обратно. После этого выполняется деление данной суммы надвое. А если есть «обрезанная» волна, то и ее показатель приплюсовывается.
Сравнительные характеристики нескольких моделей лазерного дальномера.
Полученная цифра выводится на дисплей прибора. Измерительная величина, то есть метры или сантиметры, устанавливается по личным требованиям.
Дальномер отлично справляется в условиях закрытых помещений, так как в этом случае расстояния имеют небольшие значения, а помехи и вовсе отсутствуют. А что касается природы, то тут есть несколько факторов, которые могут создать погрешности в работе:
- Солнце. Зачастую цвет лазеров является красным, поэтому чем ярче поверхность, тем хуже видна конечная точка. Почему это так важно? Потому что дальномер должен уметь обработать сигнал, а он будет слишком слабым, что может повлиять на точность показаний. Поэтому в темное время суток показания лазерного дальномера более точны.
- Загрязненность окружающей среды. Лучший вариант — если работа проводится за городом, так как воздух там прозрачнее. В условиях загазованности или туманности опять-таки возникает риск возникновения погрешностей.
- Надежность крепления дальномера. Ручные измерения всегда сопровождаются неточностями. Поэтому лучше для замеров использовать специальный штатив. Кстати, многие современные приборы имеют уже в стандартной комплектации такой элемент.
- Рабочая поверхность. Если измеряемая плоскость будет иметь темный цвет или шершавую структуру, то луч станет поглощаться. Поэтому для таких целей используют светлую поверхность, которая за счет гладкости и цвета помогает повысить коэффициент отражения.
Как работать инструментом на улице?
Для удобства использования дальномер можно закрепить на штативе.
Все же в большинстве случаев дальномер применяют с внешней стороны зданий. Поэтому, чтобы максимально обеспечить точность показаний, можно воспользоваться следующими рекомендациями:
- Использовать для таких работ необходимо те приборы, которые имеют дальность работы в пределах 150-200 м, то есть для больших расстояний.
- Следует использовать мишень.
В большинстве стандартных комплектов она уже имеется.
- Для того чтобы показания были точны, следует применять штатив. Если данная деталь покупается отдельно, то дальномер в обязательном порядке должен иметь специальное гнездо с нижней стороны.
Многие модели дальномеров имеют скобу, расположенную сзади. Она может устанавливаться под 90-градусным или 180-градусным углом. Если ее положение перпендикулярно, то прибор измеряет расстояние заподлицо с краем или внешним углом.
Это позволяет знать размер диагонали помещения. В данном случае точка отсчета устанавливается вручную, она начинается от задней или передней стенки скобы. Но некоторые модели оснащены автоматической функцией переноса нулевой точки.
Правильная эксплуатация
Для удобства хранения лазерные дальномеры комплектуются специальными чехлами.
Так как длина волны составляет 635 нм, человеческий глаз видит луч красного цвета. Поэтому, работая с таким прибором, следует быть аккуратными. Попадая в глаз, такой луч может нести разрушительное воздействие. Все зависит от класса используемого лазера: чем он выше, тем опаснее контакт луча и глаза. По стандарту дальномеры имеют луч со вторым классом излучения. Это, в свою очередь, означает, что при кратковременном воздействии перед глазами человека непродолжительный период будут мелькать пятна света. Но если луч будет напрямую и долго воздействовать, то последствия могут стать крайне неприятными.
Дальномер — прибор, которому для работы требуются батарейки. После того как их заряд окончен (примерно 5-10 тысяч измерительных процессов), их следует правильно утилизировать. Если содержимое батарейки вытечет внутри прибора, это может привести к поломке аппарата, что однозначно потребует дорогостоящего ремонта. Поэтому перед и после каждого применения батарейки следует тщательно осматривать.
Такой прибор требует деликатного обращения, поэтому для него не допускаются воздействия физической силой, а тем более падения. Это тоже чревато ремонтом или даже покупкой новой техники.
Иметь под рукой такой прибор — значит ощутимо улучшить условия своей работы. Во-первых, исчезает необходимость производить вычисления в уме — все делает техника. Во-вторых, это значительно экономит время, особенно если дальномер — новой модификации, так как в нем много дополнительных функций. В-третьих, автоматическое сохранение данных помогает не забивать голову большим количеством цифр, что тоже крайне удобно.
Самодельный сканирующий лазерный дальномер
В этой статье я расскажу о том, как я делал самодельный лазерный сканирующий дальномер, использующий триангуляционный принцип измерения расстояния, и об опыте его использования на роботе.
Зачем нужен сканирующий дальномер?
На сегодняшний день в робототехнике не так уж и много методов навигации внутри помещений. Определение положения робота в пространстве с использованием лазерного сканера — один из них. Важное достоинство этого метода — он не требует установки в помещении каких-либо маяков. В отличие от систем, использующих распознавание изображения с камер, обработка данных с дальномера не так ресурсоемка. Но есть и недостаток — сложность, и соответственно, цена дальномера.
Традиционно в робототехнике используются лазерные сканеры, использующие фазовый или времяпролетный принцип для измерения расстояния до объектов. Реализация этих принципов требует довольно сложной схемотехники и дорогих деталей, хотя и характеристики при этом получаются приличные — используя эти принципы, можно добиться высокой скорости сканирования и большой дальности измерения расстояния.
Но для домашних экспериментов в робототехнике такие сканеры мало подходят — цена на них начинаются от 1000$.
На помощь приходят дальномеры, использующие триангуляционный принцип измерения расстояния. Дальномер такого типа впервые появился в роботах-пылесосах Neato:
Довольно быстро любители расшифровали протокол этого дальномера, и начали использовать его в своих проектах. Сами дальномеры в качестве запчастей появились на ebay в небольших количествах по цене около 100$. Через несколько лет китайская компания смогла выпустить сканирующий дальномер RPLIDAR, который поставлялся как полноценный прибор, а не запчасть. Только цена этих дальномеров оказалась достаточно высокой — 400$.
Самодельный дальномер
Как только я узнал о дальномерах Neato, мне захотелось собрать самому аналогичный. В конце концов, мне это удалось, и процесс сборки я описал на Робофоруме.
Первая версия дальномера:
Позже я сделал еще одну версию дальномера, более пригодную для использования на реальном роботе, но и ее качество работы не полностью устроило меня. Настало время третьей версии дальномера, и именно она будет описана далее.
Устройство сканирующего триангуляционного лазерного дальномера
Принцип измерения расстояния до объекта основан на измерении угла между лазерным лучом, попадающим на объект, и объективом дальномера. Зная расстояние лазер-объектив (h) и измеренный угол, можно вычислить расстояние до объекта — чем меньше угол, тем больше расстояние.
Принцип хорошо иллюстрирует картинка из статьи:
Таким образом, ключевые оптические компоненты такого дальномера — лазер, объектив и фотоприемная линейка.
Так как дальномер сканирующий, то все эти детали, а так же управляющая электроника устанавливаются на вращающейся головке.
Тут может возникнуть вопрос — зачем нужно вращать оптику и электронику, ведь можно установить вращающееся зеркало? Проблема в том, что точность дальномера зависит от расстояния между объективом и лазером (базового расстояния), так что оно должно быть достаточно большим. Соответственно, для кругового сканирования понадобится зеркало диаметром, большим базового расстояния. Дальномер с таким зеркалом получается достаточно громоздким.
Сканирующая головка дальномера при помощи подшипника закрепляется на неподвижном основании. На нем же закрепляется двигатель, вращающий головку. Также в состав дальномера должен входить энкодер, предназначенный для получения информации о положении головки.
Как видно, дальномеры Neato, RPLIDAR и мои самодельные сделаны именно по этой схеме.
Самое сложное в самодельном дальномере — изготовление механической части. Именно ее работа вызывала у меня больше всего нареканий в ранних версиях дальномера. Сложность заключается в изготовлении сканирующей головки, которая должна быть прочно закреплена на подшипнике, вращаться без биений и при этом не нее нужно каким-то образом передавать электрические сигналы.
Во второй версии дальномера первые две проблемы я решил, использовав части старого HDD — сам диск использовался как основание сканирующей головки, а двигатель, на котором он закреплен, уже содержал качественные подшипники. В то же время, при этом возникла третья проблема — электрические линии можно было провести только через небольшое отверстие в оси двигателя. Мне удалось сделать самодельный щеточный узел на 3 линии, закрепленный в этом отверстии, но получившаяся конструкция получилась шумной и ненадежной. При этом возникла еще одна проблема — линии, чтобы пробросить сигнал энкодера, не было, и датчик энкодера в такой конструкции должен быть установлен на головке, а диск энкодера с метками — на неподвижном основании. Диск энкодера получился не жестким, и это часто вызывало проблемы.
Фотография второй версии дальномера:
Еще один недостаток получившегося дальномера — низкая скорость сканирования и сильное падение точности на расстояниях больше 3м.
Именно эти недостатки я решил устранить в третьей версии дальномера.
Электроника
В принципе, электронная часть триангуляционного дальномера достаточно проста и содержит всего два ключевых компонента -светочувствительную линейку и микроконтроллер. Если с выбором контроллера проблем нет, то с линейкой все значительно сложнее. Светочувствительная линейка, используемая в подобном дальномере, должна одновременно иметь достаточно высокую световую чувствительность, позволять считывать сигнал с высокой скоростью и иметь маленькие габариты. Различные CCD линейки, применяемые в бытовых сканерах, обычно довольно длинные. Линейки, используемые в сканерах штрихкодов — тоже не самые короткие и быстрые.
В первой и второй версии дальномера я использовал линейки TSL1401 и ее аналог iC-LF1401. Эти линейки хорошо подходят по размеру, они дешевые, но содержат всего 128 пикселей. Для точного измерения расстояния до 3 метров этого мало, и спасает только возможность субпискельного анализа изображения.
В третьей версии дальномера я решил использовать линейку ELIS-1024:
Однако купить ее оказалось непросто. У основных поставщиков электроники этих линеек просто нет.
Первая линейка, которую я смог купить на Taobao, оказалась нерабочей. Второю я купил на Aliexpress (за 18$), она оказалась рабочей. Обе линейки выглядели паянными — обе имели облуженные контакты и, судя по маркировке, были изготовлены в 2007 году. Причем даже на фотографиях у большинства китайских продавцов линейки именно такие. Похоже, что действительно новую линейку ELIS-1024 можно купить только напрямую у производителя.
Светочувствительная линейка ELIS-1024, как следует из названия, содержит 1024 пикселя. Она имеет аналоговый выход, и достаточно просто управляется.
Еще более хорошими характеристиками обладает линейка DLIS-2K. При сходных размерах, она содержит 2048 пикселей и имеет цифровой выход. Насколько мне известно, именно она используется в дальномере Neato, и возможно, в RPLIDAR. Однако, найти ее в свободной продаже очень сложно, даже в китайских магазинах она появляется не часто и дорого стоит — более 50$.
Так как я решил использовать линейку с аналоговым выходом сигнала, то микроконтроллер дальномера должен содержать достаточно быстрый АЦП. Поэтому я решил использовать серию контроллеров — STM32F303, которые, при относительно небольшой стоимости, имеют несколько быстрых АЦП, способных работать одновременно.
В результате у меня получилась такая схема:
Сигнал с линейки (вывод 10) имеет достаточно высокий уровень постоянной составляющей, и ее приходится отфильтровывать при помощи разделительного конденсатора.
Далее сигнал нужно усилить — для этого используется операционный усилитель AD8061. Далеко расположенные объекты дают достаточно слабый сигнал, так что пришлось установить коэффициент усиления равным 100.
Как оказалось в результате экспериментов, даже при отсутствии сигнала, на выходе выбранного ОУ по какой-то причине постоянно присутствует напряжение около 1.5В, что мешает обработке результатов и ухудшает точность измерения амплитуды сигнала. Для того, чтобы избавится от этого смещения, мне пришлось подать дополнительное напряжение на инвертирующий вход ОУ.
Плату разводил двухстороннюю, сделать такую плату в домашних условиях качественно довольно сложно, так что заказал изготовление плат в Китае (пришлось заказать сразу 10 штук):
В этом дальномере я использовал дешевый объектив с резьбой M12, имеющий фокусное расстояние 16мм. Объектив закреплен на печатной плате при помощи готового держателя объектива (такие используются в различных камерах).
Лазер в данном дальномере — инфракрасный (780 нм) лазерный модуль, мощностью 3.5 мВт.
Изначально я предполагал, что излучение лазера нужно будет модулировать, но позже оказалось, что с используемой линейкой в этом нет смысла, и поэтому сейчас лазер включен постоянно.
Для проверки работоспособности электроники была собрана вот такая конструкция, имитирующая сканирующую головку дальномера:
Уже в таком виде можно было проверить, какую точность измерения расстояния позволяет обеспечить дальномер.
Для анализа сигнала, формируемого линейкой, были написаны тестовые программы для микроконтроллера и ПК.
Пример вида сигнала с линейки (объект на расстоянии 3 м).
Изначально схема была не совсем такая, как приведена выше. В ходе экспериментов мне пришлось частично переделать изначальную схему, так что, как видно из фотографий, некоторые детали пришлось установить навесным монтажом.
Механическая часть
После того, как электроника была отлажена, настало время изготовить механическую часть.
В этот раз я не стал связываться с механикой из HDD, и решил изготовить механические детали из жидкого пластика, заливаемого в силиконовую форму. Эта технология подробно описана в Интернете, в том числе и на Гиктаймс.
Уже после того, как я изготовил детали, стало понятно, что изготовить детали на 3D принтере было бы проще, они могли выйти тверже, и возможно, можно было бы сделать одну деталь вместо двух. Доступа к 3D принтеру у меня нет, так что пришлось бы заказывать изготовление детали в какой-либо компании.
Фото одной из деталей сканирующей головки дальномера:
Эта деталь является основой головки. Она состоит из втулки, на которую позже надевается подшипник, и диска. Диск предназначен для крепления второй детали башни, кроме того, на него снизу наклеивается диск энкодера.
Втулка и диск содержат сквозное отверстие, в которое вставляется покупной щеточный узел на 6 линий — его видно на фотографии. Именно те провода, что видны на фотографии, могут вращаться относительно корпуса этого узла. Для повышения стабильности работы для передачи сигналов GND и UART TX используется 2 пары линий щеток. Оставшиеся 2 линии используются для передачи напряжения питания и сигнала энкодера.
Силиконовая форма для отливки этой детали:
Вторая деталь сканирующей головки была изготовлена тем же способом. Она предназначена для крепления печатной платы и лазера к диску. К сожалению, фотографий изготовления этой детали у меня не сохранилось, так что ее можно увидеть только в составе дальномера.
Для крепления сканирующей головки к основанию дальномера используется шариковый подшипник. Я использовал дешевый китайский подшипник 6806ZZ. Честно говоря, качество подшипника мне не понравилось — ось его внутренней втулки могла отклонятся относительно оси внешней на небольшой угол, из-за чего головка дальномера тоже немного наклоняется. Крепление подшипника к детали с диском и основанию будет показано ниже.
Основание я сделал из прозрачного оргстекла толщиной 5 мм. К основанию крепится подшипник, датчик энкодера, двигатель дальномера и маленькая печатная плата. Само основание устанавливается на любую подходящую поверхность при помощи стоек.
Вот так выглядит основание дальномера снизу:
Печатная плата содержит регулируемый линейный стабилизатор напряжения для питания двигателя, и площадки для подключения проводов узла щеток. Сюда же подводится питание дальномера.
Как и в других дальномерах, двигатель вращает сканирующую головку при помощи пассика. Для того, чтобы он не сваливался с втулки, на ней имеется специальное углубление.
Как видно из фотографии, подшипник закреплен в основании при помощи трех винтов. На сканирующей головке подшипник удерживается за счет выступа на втулке и прижимается к ней другими винтами, одновременно удерживающими щеточный узел.
Энкодер состоит из бумажного диска с напечатанными рисками и оптопары с фототранзистором, работающей на отражение. Оптопара закреплена при помощи стойки на основании так, что плоскость диска оказывается рядом с ней:
Сигнал от оптопары через щетки передается на вход компаратора микроконтроллера. В качестве источника опорного напряжения для компаратора выступает ЦАП микроконтроллера.
Для того, чтобы дальномер мог определить положение нулевого угла, на диск энкодера нанесена длинная риска, отмечающая нулевое положение головки (она видна справа на фотографии выше).
Вот так выглядит собранный дальномер:
Вид сверху:
Разъем сзади дальномера используется для прошивки микроконтроллера.
Для балансировки сканирующей головки на нее спереди устанавливается крупная гайка — она практически полностью устраняет вибрацию при вращении головки.
Собранный дальномер нужно отюстировать — установить лазер в такое положение, чтобы отраженный от объектов свет попадал на фотоприемную линейку. Обе пластмассовые детали содержат соосные отверстия, располагающиеся под пазом лазера. В отверстия вворачиваются регулировочные винты, упирающиеся в корпус лазера. Поворачивая эти винты, можно изменять наклон лазера.
Наблюдая в программе на компьютере форму и амплитуду принятого сигнала и изменяя наклон лазера, нужно добиться максимальной амплитуды сигнала.
Также триангуляционные дальномеры требуют проведения калибровки, о чем я писал ранее:
Для того, чтобы при помощи датчика можно было измерять расстояние, нужно произвести его калибровку, т. е. определить закон, связывающий результат, возвращаемый датчиком, и реальное расстояние. Сам процесс калибровки представляет собой серию измерений, в результате которых формируется набор расстояний от датчика до некоторого объекта, и соответствующих им результатов.
В данном случае калибровка представляла собой серию измерений расстояний до различных объектов самодельным дальномером и лазерной рулеткой, после чего по полученным парам измерений выполняется регрессионный анализ и составляется математическое выражение.
Получившийся дальномер имеет существенный недостаток — из-за отсутствия модуляции излучения лазера он некорректно работает при любой сильной засветке. Обычное комнатное освещение (даже при использовании мощной люстры) не влияет на работу дальномера, но вот расстояние до поверхностей, прямо освещенных Солнцем, дальномер измеряет неправильно. Для решения этой проблемы в состав дальномера нужно включить интерференционный светофильтр, пропускающий световое излучение только определенной длины волны — в данном случае 780 нм.
Эволюция самодельных дальномеров:
Габаритные размеры получившегося дальномера:
Размер основания: 88×110 мм.
Общая высота дальномера: 65 мм (может быть уменьшена до 55 при уменьшении высоты стоек).
Диаметр сканирующей головки: 80 мм (как у mini-CD диска).
Как и у любого другого триангуляционного дальномера, точность измерения расстояния этого дальномера резко падает с ростом расстояния.
При измерениях расстояния до объекта с коэффициентом отражения около 0.7 у меня получились примерно такие точностные характеристики:
Расстояние | Разброс |
---|---|
1 м | <1 см |
2 м | 2 см |
5 м | 7 см |
Стоимость изготовления дальномера:
DIY, $ | Опт., $ | |
---|---|---|
Основание | ||
Пластина основания | 1,00 | 0,50 |
Двигатель | 0,00 | 1,00 |
Подшипник | 1,50 | 1,00 |
Щеточный узел | 7,50 | 5,00 |
Крепежные детали | 0,00 | 2,00 |
Сканирующая головка | ||
Контроллер STM32F303CBT6 | 5,00 | 4,00 |
Фотоприемная линейка | 18,00 | 12,00 |
Остальная электроника | 4,00 | 3,00 |
Плата | 1,50 | 0,50 |
Объектив | 2,00 | 1,50 |
Держатель объектива | 1,00 | 0,50 |
Лазер | 1,00 | 0,80 |
Пластиковые детали | 3,00 | 2,00 |
Крепежные детали | 0,00 | 1,00 |
Сборка | 0,00 | 20,00 |
Итого: | 45,50 | 54,80 |
В первой колонке — во сколько дальномер обошелся мне, во второй — сколько он мог бы стоить при промышленном изготовлении (оценка очень приблизительная).
Программная часть дальномера
Перед написанием программы нужно рассчитать тактовую частоту, на которой будет работать фотоприемная линейка.
В старых версиях дальномера частота сканирования была ограничена 3 Гц, в новом дальномере я решил сделать ее выше — 6Гц (это учитывалось при выборе линейки). Дальномер делает 360 измерений на один оборот, так что при указанной скорости он должен быть способен производить 2160 измерений в секунду, то есть одно измерение должно занимать менее 460 мкс. Каждое измерение состоит из двух этапов — экспозиция (накопление света линейкой) и считывание данных с линейки. Чем быстрее будет произведено считывание сигнала, тем длиннее может быть время экспозиции, а значит, и тем больше будет амплитуда сигнала. При тактовой частоте линейки 8 МГц время считывания 1024 пикселей будет составлять 128 мкс, при 6 МГц — 170 мкс.
При тактовой частоте микроконтроллера серии STM32F303 в 72 МГц максимальная частота выборок АЦП — 6 MSPS (при разрядности преобразования 10 бит). Так как я хотел проверить работу дальномера при тактовой частоте линейки 8 МГц, я решил использовать режим работы АЦП, в котором два АЦП работают одновременно (Dual ADC mode — Interleaved mode). В этом режиме по сигналу от внешнего источника начала запускается ADC1, а затем, через настраиваемое время, ADC2:
Как видно из диаграммы, суммарная частота выборок АЦП в два раза выше, чем частота триггера (в данном случае это сигнал от таймера TIM1).
При этом TIM1 также должен формировать сигнал тактовой частоты для фотоприемной линейки, синхронный с выборками АЦП.
Чтобы получить с одного таймера два сигнала с частотами, различающимися в два раза, можно переключить один из каналов таймера в режим TIM_OCMode_Toggle, а второй канал должен формировать обычный ШИМ сигнал.
Структурная схема программы дальномера:
Ключевой частью программы является именно захват данных с линейки и управление ей. Как видно из схемы, этот процесс идет на аппаратном уровне, за счет совместной работы TIM1, ADC1/2 и DMA. Для того, чтобы время экспозиции линейки было постоянным, используется таймер TIM17, работающий в режиме Single Pulse.
Таймер TIM3 генерирует прерывания при срабатывании компаратора, соединенного с энкодером. За счет этого рассчитывается период вращения сканирующей головки дальномера и ее положение. По полученному периоду вращения рассчитывается период таймера TIM16 таким образом, чтобы он формировал прерывания при повороте головки на 1 градус. Именно эти прерывания служат для запуска экспозиции линейки.
После того, как DMA передаст все 1024 значения, захваченные ADC, в память контроллера, программа начинает анализ эти данных: сначала производится поиск положения максимума сигнала с точностью до пикселя, затем, при помощи алгоритма поиска центра тяжести — с более высокой точностью (0.1 пикселя). Полученное значение сохраняется в массив результатов. После того, как сканирующая головка сделает полный оборот, в момент прохождения нуля этот массив предаются в модуль UART при помощи еще одного канала DMA.
Использование дальномера
Качество работы этого дальномера, как предыдущих, проверялось при помощи самописной программы. Ниже пример изображения, формируемого этой программой в результате работы дальномера:
Однако дальномер делался не для того, чтобы просто лежать на столе — он был установлен на старый пылесос Roomba 400 вместо дальномера второй версии:
Также на роботе установлен компьютер Orange Pi PC, предназначенный для управления роботом и связи с ним.
Как оказалось, из-за большой просадки напряжения на линейном источнике питания двигателя дальномера, для работы на скорости 6 об/сек дальномеру требуется питающее напряжение 6В. Поэтому Orange Pi и дальномер питаются от отдельных DC-DC преобразователей.
Для управления роботом и анализа данных от дальномера я использую ROS.
Данные от дальномера обрабатываются специальным ROS-драйвером (основанном на драйвере дальномера Neato), который получает по UART данные от дальномера, пересчитывает их в расстояния до объектов (используя данные калибровки) и публикует их в стандартном формате ROS.
Вот так выглядит полученная информация в rviz (программа для визуализации данных ROS), робот установлен на полу:
Длина стороны клетки — 1 метр.
После того, как данные попали в ROS, их можно обрабатывать, используя уже готовые пакеты программ. Для того, чтобы построить карту квартиры, я использовал hector_slam. Для справки: SLAM — метод одновременного построения карты местности и определения положения робота на ней.
Пример получившейся карты квартиры (форма несколько необычна, потому что дальномер «видит» мебель, а не стены, и не все комнаты показаны):
ROS позволяет объединять несколько программ («узлов» в терминологии ROS), работающих на разных компьютерах, в единую систему. Благодаря этому, на Orange Pi можно запускать только ROS-драйверы Roomba и дальномера, а анализ данных и управление роботом вести с другого компьютера. При этом эксперименты показали, что hector_slam нормально работает и на Orange Pi, приемлемо загружая процессор, так что вполне реально организовать полностью автономную работу робота.
Система SLAM благодаря данным от дальномера позволяет роботу определять свое положение в пространстве. Используя данные о положении робота и построенную карту, можно организовать навигационную систему, позволяющую «направить» робота в указанную точку на карте. ROS содержит в себе пакет программ для решения этой задачи, но, к сожалению, я так и не смог заставить его качественно работать.
Видео работы дальномера:
Более подробное видео построения карты при помощи hector_slam:
Исходные коды программы контроллера
P. S. Также у меня есть проект более простого лидара.
Лазерный дальномер — принцип работы и сравнение
Если хорошо изучить лазерный дальномер, принцип работы прибора, то будет проще сориентироваться среди представленных моделей подобных устройств. Измерение дальности с помощью импульсного способа предполагает использование формулы L = ct/2, где с является скоростью распространения, а Т – временем, затрачиваемым на прохождение импульса. Наибольшей точностью обладают приборы, которые позволяют получать короткие импульсы.
Измерить дальность можно:
- Фазовым,
- Импульсным,
- Фазо-импульсным способом.
И наибольший интерес представляет именно импульсный метод, в процессе которого отправляется зондирующий импульс, достигающий поверхности, и в это время запускается счетчик, считающий время прохождения сигнала. После отражения импульс возвращается к лазерному дальномеру и происходит остановка счетчика, тем самым, фиксируется расстояние.
Модели
Перед принятием решения о покупке, нужно сделать лазерные дальномеры сравнение, взяв для анализа наиболее популярные модели. Среди приборов, специально созданных для определения расстояния, выделяются:
- Лазерные бинокли Carl Zeiss,
- Лазерные дальномеры Bushnell, Leica Rangemaster и Carl Zeiss,
- Бинокли и дальномеры от компаний Nikon, Zenit и Sturman.
Предварительно нужно определиться с целями, для которых вы планируете использовать лазерный прибор, и тогда будет проще сделать правильную покупку. Лазерные рулетки активно используются вооруженными силами, в том числе среди основных пользователей:
- Наземная военная техника,
- Авиация,
- Морской флот,
- Артиллерия.
Также активными пользователями являются охотники, потому что подобные приборы позволяют быстро определять расстояние до мишени и увеличивать количество добытых трофеев. Но еще одним направлением, где применяются данные электронные устройства, является строительство, потому что специалисты получают возможность для определения габаритных размеров и уровней помещения и различных сооружений.
Применение
Когда человек знает лазерный дальномер принцип работы, он способен использовать его с максимальной эффективностью. И если он работает с таким прибором на строительном объекте, то он сможет:
- Быстро вычислить площадь,
- Осуществить передачу данных на компьютерную технику,
- Замерить недоступные объекты.
Кроме того, данные устройства обладают надежной степенью защиты от пыли и механического воздействия. Лазерными рулетками пользуются даже в тех случаях, когда температура опускается на максимально низкий уровень.
Обычно дальномеры выполняются в прочном пластиковом корпусе, на котором имеются кнопки для управления и дисплей для наблюдения за получаемыми данными.
Если вы знаете дальномер лазерный, как работает, можете сразу включать прибор и направить луч на ближайший объект, чтобы быстро произвести измерение. Некоторые приборы подобного типа снабжаются дополнительно штативами и прочими приспособлениями.
Для того чтобы осуществлялось питание, пользуются аккумуляторными батарейками 1,5 В, тип АА. Для гарантированно длительного действия прибора, нужно иметь запасной комплект элементов питания.
Фазовые дальномеры
Чтобы работал фазовый дальномер, применяется синусоидальный принцип, когда происходит сравнение фаз отправленного и отраженного сигнала. Когда получается результат подобных измерений – это расстояние. Данные рулетки отличаются высоким уровнем точности, к тому же они относятся к дорогостоящим.
Есть разные режимы работы данных приборов:
- Стандартные,
- Сканирования,
- Для неблагоприятных условий эксплуатации,
- Зеркальные.
Выбор
Выбирая лазерный дальномер Лейка, нужно ориентироваться на его габариты и на технические возможности, чтобы он мог выполнять все поставленные задачи и точно определять дальность.
Нужно оценить максимальное расстояние, на которое способен действовать прибор, оно может достигать 1 километра. Также важным фактором является объем памяти, которым обладает лазерный дальномер Лейка, потому что при длительной работе и получении большого объема информации, недостаточная память способна снизить эффективность процесса.
Необходимо требовать сертификат качества при покупке лазерного дальномера и всегда рассчитывать на гарантию, предоставляемую продавцами электронных устройств. Профессиональные рулетки оснащаются дополнительными функциями и приспособлениями, позволяющими выполнять более сложные измерения.
виды и особенности работы и выбора прибора
Дальномер – один из самых необходимых инструментов в арсенале строителя – без него невозможно определить размеры габаритных предметов, расстояния, параметры сооружений. Но это не единственная область применения измерительного прибора – устройства задействуют в различных сферах науки и хозяйственной деятельности. Сегодня используют различные виды электронных рулеток. Прежде чем выбрать инструмент, изучите их особенности, принципы работы, возможности и познакомьтесь с популярными моделями.
Содержание
Узнав о всех преимуществах, не спешите бежать в магазин за покупкой первого, попавшегося на глаза. Первым делом нужно выяснить, для чего нужен дальномер, где его применяют и каковы его разновидности по типу действия.
Лазерная рулетка в действии
Область применения и основные преимущества ↑
Для начала стоит свериться с толковым словарем и уточнить, что же собой представляет это устройство. Дальномер – измерительный прибор, который применяют для определения расстояния до выбранной цели, то есть, насколько далеко находится объект.
Область применения достаточно широка. Дальномер используют:
- в геодезических работах;
- разметке на стройплощадке;
- военном деле;
- мореходстве;
- фотографии;
- астрономии;
- и других областях.
В строительстве чаще всего применяют простой в работе дальномер – лазерный. Этот прибор постепенно переходит из разряда сугубо профессиональных в обязательный набор инструментов строителя. Несмотря на довольно высокий ценник, преимущества этого устройства полностью его оправдывают:
- точность показаний;
- скорость измерения;
- удобство работы.
Быстрые замеры на расстоянии
Классификация по типу работы ↑
По типу работы разделяют две категории дальномеров: активного и пассивного типов. Активный оснащен излучателем и приемником звуковых или световых волн (в зависимости от модели). Устройство подает сигнал, он отражается от объекта и возвращается обратно. Учитывая время, которое было затрачено на путь сигнала туда и обратно, а также его характеристики, прибор вычисляет расстояние до цели.
К приборам измерения расстояния активного типа относят:
- звуковые;
- световые;
- лазерные дальномеры.
Пассивный тип определения дальности присущ:
- оптическому;
- нитяному дальномеру.
Применение в ремонтных работах
Здесь все построено на геометрии. Прибор производит вычисление высоты им самим построенного равнобедренного треугольника и на основании этого значения выдает данные о расстоянии до объекта.
Несмотря на объединяющее понятие «дальномер», каждый отдельный тип вычисляет расстояние разными методами. Выделяют:
- ультразвуковой;
- фазовый лазерный;
- импульсный лазерный;
- оптический;
- оптический нитяной типы.
Измеритель на основе ультразвука ↑
Самым грубым для измерения расстояния активного типа является ультразвуковой прибор. В основе его работы лежит принцип эхо-локации, которым пользуются даже некоторые животные, например, дельфины. Устройство создает звуковой импульс и улавливает эхо – звуковые волны, которые отражаются от объекта.
Для точности измерения используется звук высокого диапазона частот – 40 кГц. Поскольку скорость звука известна, а время его движения несложно измерить, остается вычислить только расстояние, что и делает ультразвуковой дальномер.
Простая модель на основе ультразвукового датчика
Измерение при помощи лазерного импульса ↑
Если тот же метод применить со световым импульсом, получится точный лазерный дальномер импульсного типа. Дело в том, что скорость света настолько высока (300 000 км/с), что для небольших расстояний, которые измеряются в строительстве (20, 30, 50 м), речь идет о долях наносекунд. Измерить время с такой точностью очень сложно.
Главное преимущество такого устройства – оно посылает короткие световые импульсы, а не постоянный луч. Это значит, что можно использовать лазер высокой мощности. Такой мощный импульс может без особых сложностей «слетать» туда и обратно на расстояние 100 км за доли секунд. Это свойство применяется чаще всего в военной отрасли, а сам прибор стоит гораздо дороже аналогов.
Как работает лазерный импульс
Измерение по сдвигу фазы инфракрасного луча ↑
Принцип работы лазерного дальномера фазового типа основан на сравнении и определении сдвига фазы световой волны. Устройство генерирует световой луч инфракрасного спектра. Луч движется с известной скоростью до цели измерения, отражается и возвращается. Инструмент сравнивает фазу световой волны в начале движения и в конце. Замер производится дважды, после чего устройство выдает результат в метрах.
Одно из преимуществ такого вида измерителей расстояния – цена. Они значительно дешевле импульсных, ведь нет необходимости оборудовать лазерную рулетку сверхточным и дорогостоящим секундомером. Кроме того, при фазовом методе погрешность составляет не больше половины фазы, то есть меньше миллиметра. Это поразительный результат, однако есть у этого устройства и недостатки.
Фазовая лазерная модель
Так как светить приходится не короткими импульсами, а постоянно на протяжении всего измерения, установить мощный лазер не получится. А это значит, что на дальние расстояния устройство не применяется. Однако для строительства дальности его действия более чем достаточно.
Измерение оптическим способом ↑
Оптический дальномер применяется по большей части в геодезии, топографических работах, навигации, фотографии. Он работает по пассивному типу, основываясь на теореме Пифагора. Принцип работы такого прибора тяжело описать на пальцах.
Военный дальномер
Он основан на построении равнобедренного (для стереоскопичечских устройств с двумя окулярами) или прямоугольного (для монокулярных) треугольника и вычислении математическим путем его высоты. Вершиной треугольника является точка, расстояние до которой нужно измерить. Наводка осуществляется вручную.
В некоторых дальномерах нужно сопоставить две части изображения для настройки, в других – устранить двоение картинки. Так или иначе, главным датчиком является человеческий глаз, поэтому погрешность неизбежна.
Схема прибора
Измерение при помощи натянутых нитей ↑
Нитяной дальномер – еще один оптический прибор для измерения расстояния до объекта. Он тоже работает, основываясь на геометрических вычислениях. Для измерения дальности нужна специальная дальномерная рейка – длинная «линейка» с нанесенной разметкой. Расстояние между делениями 2 см. Рейка устанавливается в точке, до которой нужно измерить расстояние.
Внутри зрительной трубы натянуты тонкие нити. Дальномер и рейка выставляются строго по уровню, так, чтобы нулевая отметка обоих была на одной высоте. Далее в линзу смотрит геодезист и считает, сколько делений по 2 см помещаются между натянутыми нитями. Таким образом, строится треугольник с вершиной в фокусе линз прибора.
Длина высоты этого треугольника + фокусное расстояние будут равняться расстоянию между выбранными точками. Такой тип дальномера часто встречается в теодолитах разных моделей.
То, что видит геодезист в глазок
Чаще всего в продаже встречаются лазерные рулетки или ультразвуковые измерительные приборы с лазерной указкой. Существенной разницы в правилах эксплуатации нет. Если вам нужно получить точные данные о результатах замеров, все измерения нужно производить в строго установленном порядке, придерживаясь инструкции. Если вам предстоит работать с дальномером в помещении, то сложности это не представляет.
- Включите прибор.
- Выберите нужные настройки: режим работы (простые измерения, вычисления площади, формулы Пифагора, непрерывное измерение, минимальное/максимальное значение или другое), единицы измерения.
- Установите дальномер по уровню в точке отсчета.
- Проведите замеры, результаты получите на дисплее.
Принцип измерения
Немного сложнее работать с лазерной рулеткой в условиях стройплощадки. На солнце инфракрасный луч плохо видно. Многие используют специальные очки, которые улучшают видимость в инфракрасном спектре.
Если измерения проводятся на больших расстояниях, в солнечный день, да и сам объект выполнен из светопоглощающих материалов, не обойтись без отражающей пластины. Хорошо, когда она есть в комплекте, но это случается редко, чаще ее приходится докупать отдельно.
У пластины две стороны, и они разные по назначению. Светлая служит отражателем при дальности замеров до 30 м, красная – на больших расстояниях.
Опять же, при большой дальности не рекомендуется работать на весу. Лучше, а иногда просто обязательно, пользоваться штативом. Следует соблюдать меры предосторожности при работе с лазерными приборами. Никогда не светите лазером в глаза себе или другим людям, это может вызвать серьезную травму сетчатки глаза.
Чтобы не прогадать с выбором, нужно ознакомиться с главными параметрами и узнать, какими функциями могут быть оснащены такие устройства.
Лазерная рулетка удобнее обычной
Какие параметры важно учитывать ↑
Выбрать электронный дальномер не так просто, как может показаться. Есть ряд параметров, которые должны вас устраивать. Эти критерии являются основополагающими при выборе устройства для измерения дальности:
- Класс. Выделяют два класса электронных рулеток: бытовые или профессиональные. Разница между ними заключается в расширенном функционале у профессиональных моделей, надежности и, разумеется, стоимости.
- Точность. Самый главный критерий, на который стоит обратить внимание в магазине – точность. Допускается небольшая погрешность в пределах 2-3 мм на каждый метр.
- Дальность. В зависимости от мощности лазера допустимая дальность измерения меняется. Инструменты маленькой дальности (от 20 м) пригодны для использования в помещении, для ремонтных работ и замеров небольших предметов. Для работы на стройплощадке желательно обзавестись рулеткой от 40 м.
- Надежность. Стройплощадка – не самое безопасное место.
Пыль, грязь, вода – все это в избытке присутствует на стройке. Чтобы не повредить дорогую технику, желательно не только следить и ухаживать за ней, но и выбрать такой прибор, который будет оснащен пыле- и водозащитой корпуса. В технических характеристиках этот показатель обозначается аббревиатурой IP. Значение IP не должно быть ниже 54.
- Время автономной работы. Поскольку прибор электронный, то ему требуется питание. Нужно учитывать, от какого элемента питания работает устройство, какая его емкость и как долго рулетка сможет непрерывно действовать без замены батареек или зарядки аккумуляторов.
Принцип косвенных вычислений
Дополнительный функционал – полезные опции ↑
Помимо основных параметров, от которых напрямую зависит качество электронного измерения расстояния, существует ряд дополнительных функций, которые делаю работу проще и комфортнее:
- Многие дальномеры могут производить несложные вычисления: площадь прямоугольника, объем помещения, сложение и вычитание площадей и другие.
Для этого нужно сделать замер в нескольких контрольных точках.
- Хорошо, когда модель умеет запоминать несколько последних значений, это избавит от необходимости записывать.
- Более продвинутый электронный дальномер имеет функцию вычисления по теореме Пифагора. Это очень пригодится, если вам нужно измерить, например, высоту здания, не приближаясь к нему. Замер производится по двум точкам – верхней и нижней.
- Откидная скоба или пятка дает возможность замерять расстояние в труднодоступных местах. Скобу можно выставить в одно из двух положений: перпендикулярно или параллельно. Некоторые модели автоматически переключаются в режим скобы, когда она откинута. Другие нужно переключать вручную.
- Иногда на глаз сложно определить, какая точка является наиболее удаленной или максимально приближенной, электронная рулетка сможет определить соответственно максимальное или минимальное значение из полученных. Пригодится для вычисления диагонали помещения или для вычислений по формулам Пифагора.
- В условиях хорошей освещенности на улице точку, куда указывает рулетка, не всегда видно невооруженным глазом. Профессиональные электронные дальномеры оснащены специальным оптическим визиром, который позволяет рассмотреть лазер издалека. Дорогие модели имеют цифровой визир с дисплеем, на котором изображено, куда указывает рулетка.
Панель управления лазерной рулетки
Выбирая электронный дальномер для работы, стоит обратить внимание и на репутацию фирмы-производителя. Уважаемые бренды, такие как Bosch, Leica, Makita дают хорошие гарантии, у них развито сервисное обслуживание в случае поломки. Однако за имя бренда часто приходится переплачивать. Как правило, переплата полностью оправдывается высоким качеством. Ниже представлен рейтинг популярных моделей.
Лазерную рулетку освоить просто
Ультразвуковая рулетка CAPITAL CP-3009 ↑
Бюджетные модели электронных дальномеров представляют собой ультразвуковые устройства с лазерной указкой для удобства замеров. Хороший пример – CAPITAL CP-3009. Она не подходит для дальних расстояний, пользоваться целесообразно только внутри помещения. Питается от 9В батареи. Цена 60$
Дальность измерения ограничивается 18 метрами, минимальная длина, которая может быть измерена, – 0,55 м. Точность составляет 0,5%, то есть на каждом метре измеритель врет на 5 мм в ту или другую сторону. Для точных работ – непростительная погрешность, но для быстрого замера площади помещения и объема работ вполне пригодный экземпляр. Девайс имеет ряд дополнительных функций: память трех последних замеров, вычисление площади и объема.
CAPITAL CP-3009
Точный и прочный DeWalt DW040P ↑
DeWalt DW040P – полупрофессиональный лазерный дальномер, который пользуется большой популярностью среди строителей. Прибор очень точный –1 мм погрешности на метр измерений. Такая точность устроит даже самого дотошного контроллера.
Дальность работы DeWalt DW040P – 40 м, этого более чем достаточно для работы внутри помещения и вполне хватит для наружных работ. Работает от двух полуторавольтовых батареек ААА. Класс защиты, заявленный производителем – IP 54. Цена 235$
Оснащен суперпрочным корпусом с противоударным покрытием. Падения с высоты до 2 м ему не страшны. Корпус не пропускает пыль и влагу. Может вычислить площадь в двухмерном пространстве и объем помещения. Приятное дополнение – подсветка дисплея. В комплекте идет чехол.
DeWalt DW040P
Лидер продаж среди бытовых рулеток – Bosch PLR 50 C ↑
Известная фирма Bosch выпускает как бытовые модели дальномеров, так и профессиональные. Bosch PLR 50 C – бытовой вариант. Он справляется с замерами на расстоянии до 50 м. Точность замеров – до 2 мм на каждый метр.
Из дополнительных функций эта модель может похвастаться сложением, вычитанием, расчётом площади, объема, косвенным вычислением по формулам Пифагора, памятью последних 10 замеров и непрерывным измерением (треккингом). Все управление осуществляется не кнопками, а посредством сенсорного экрана.
Также есть специальное приложение для смартфона, которое синхронизируется с лазерной рулеткой и делает работу еще более комфортной. Все данные переносятся на Андроид-устройство и никуда не потеряются. Цена 150 $
Bosch PLR 50 C
Швейцарская точность – Leica Disto X310 ↑
Швейцарская фирма Leica считается одним из лучших производителей измерительных и оптических приборов в мире. Конкретно эта модель – Leica Disto X310 – профессиональный лазерный дальномер, который готов потягаться с конкурентами практически во всех категориях.
Дополнительный функционал очень широкий, начиная стандартными функциями вычисления площади и объема, заканчивая очень полезным дополнением – измерением наклона. Про формулы Пифагора и косвенные вычисления не нужно даже упоминать, они здесь, разумеется, присутствуют.
Корпус с повышенной защитой от грязи и воды – IP 65. Дальность работы – 120 м. Точность – 1 мм/м. Питание от батареек ААА. Цена 260 $
Leica Disto X310
Цены на профессиональные и бытовые измерители существенно разнятся. Выбирать нужно, ориентируясь не только на громкое имя и ценовую категорию, но и внимательно изучив все технические характеристики. Если не хочется тратить деньги ради проведения небольших работ, то можно сделать дальномер своими руками, установив на смартфон специальное приложение.
Разработка мобильного лазерного дальномера | Аксоним
Мобильный лазерный дальномер подключается к телефону жесткой структурой. Данное устройство функционирует как единая система через Bluetooth.
Теперь на экран телефона выводится видоискатель и вся его мощность готова к работе с любыми дистанционными данными вживую. Возможности безграничны.
Подробно о решении:
Современная оптика развивается стремительными темпами. Еще 30 лет назад оптические приборы для людей имели сравнительно небольшие показатели увеличения, да и функционал их был серьезно ограничен. В наше время техника шагнула далеко вперед. Например, в строительной и в военной отрасли используются новые лазерные дальномеры. Оптика такого типа делает измерение расстояний гораздо более удобным, и обеспечивает точность с минимальной погрешностью.
Однако не все дальномеры лазерные могут соответствовать требованиям строителей, военных или охотников. Некоторые из них не обладают достаточным функционалом, другие – не обеспечивают соответствующей точности. Если вам нужен прибор под специфические требования, дальномер лазерный лучше разработать с нуля или усовершенствовать одну из имеющихся моделей. Компания Axonim осуществляет разработку оптики и других устройств и инструментов под заказ. Мы гарантируем высокое качество исполнения и реализацию всех необходимых технических решений.
Что такое лазерный дальномер?
Лазерный дальномер – это прибор, который позволяет быстро и качественно производить измерение расстояний. Особенно он актуален для строителей. При современных темпах и требованиях к качеству строительных работ специалистам необходимо обеспечить максимальную точность измерений. Лазерный дальномер позволяет измерять расстояния с минимальной погрешностью, благодаря чему он и получил распространение в строительстве.
Также важен лазерный дальномер для охоты. Охотнику необходимо быстро определить расстояние до цели. Устройства позволяют определить расстояние не только в статике, но и в динамике.
У лазерного дальномера есть несколько важных преимуществ, в том числе:
- высокая точность измерений – есть возможность разработать прибор с погрешностью не более 1 мм;
- компактность – современный дальномер имеет размеры не больше обычного мобильного телефона;
- возможность синхронизации с различными устройствами – приборы могут работать со смартфонами, работающими на Android.
- низкая стоимость – при разработке лазерного дальномера цена может быть вполне доступной.
В современных реалиях лазерные дальномеры обеспечивают простое и быстрое решение задач строителей, и делают охоту более удобной и продуктивной.
Как работает устройство
Также важно понимать, как работает лазерный дальномер. Современные устройства не требуют помощников, провести измерения вы можете самостоятельно. На приборе есть специальный лазер, который испускает направленный пучок света в нужную вам точку. Вам необходимо навести устройство на место, до которого нужно определить расстояние. Специальная кнопка на дальномере позволяет зафиксировать измеренное значение. Принцип работы лазерного дальномера может незначительно отличаться, в зависимости от модели.
Результаты измерения также отображаются по-разному, в зависимости от функционала модели вашего устройства. Отображение может происходить на встроенном экране, либо же вы можете использовать лазерный дальномер с блютуз. В таком случае прибор синхронизируется с гаджетом, и результаты измерений отображаются на экране вашего смартфона. Также есть возможность сохранить все необходимые измерения во встроенной памяти дальномера или в мобильном приложении.
Устройство позволяет сэкономить от 50% до 75% времени для проведения измерений. Это особенно важно, если вам нужно провести большое количество замеров, например, при проектировании или строительстве многоэтажного здания. Также, лазер позволяет проводить измерения даже в тех местах, куда сложно добраться с обычной рулеткой. Например, в глубоких канавах или в зданиях с высокими потолками.
Какие характеристики стоит учесть при выборе лазерного дальномера?
Выбирая такие устройства, необходимо четко понимать, для каких целей они нужны. К примеру, для охоты в первую очередь необходима дальность. Если же вас интересуют приборы для строительства, здесь важен функционал.
Перед тем как купить лазерный дальномер, необходимо обратить внимание на следующие характеристики:
- Дальность. Дальномер лазерный для охоты может определять расстояние до 400 метров. Для строительных приборов, как правило, достаточно и 50-60 метров.
- Функционал. Нужно убедиться, что прибор соответствует вашим требованиям. Например, имеет собственное мобильное приложение, обеспечивает гибкую настройку, позволяет сохранять результаты измерений и т.д.
- Точность. Лазерные дальномеры военного назначения могут иметь некоторую погрешность. Для строителей используются более точные устройства.
Кроме того, важна эргономика. Устройство должно комфортно лежать в руке, нельзя допустить чтобы оно был скользким или слишком тяжелым. Неплохо, если есть возможность установки дальномера на специальный штатив.
Разработка лазерного дальномера
Разработка лазерных дальномеров позволяет вам получить следующие преимущества:
- Создать прибор, который будет обладать необходимым функционалом;
- Получить устройство с более высокой дальностью и точностью измерения;
- Разработать гаджет с инновационными идеями, который будет востребован на рынке, и позволит вам заработать на продаже лазерных дальномеров.
Компания Axonim предлагает клиентам разработку лазерных дальномеров и других оптических приборов в Минске. Специалисты нашей компании обладают высокой квалификацией и готовы реализовать любую вашу задумку.
Как проходит разработка лазерных дальномеров в Axonim
Компания Axonim выполняет полную разработку лазерных дальномеров под ключ. Обратившись к нам, вы получите техническую документацию и опытный образец прибора, прошедшего все необходимые тесты.
Разработка техники в нашей компании включает в себя несколько этапов.
- Оценочный этап. Он предназначен для формирования общего представления о требуемой технической системе на основании представленных Заказчиком технических требований (далее ТТ) с обозначенной основной функцией, которую должна выполнять техническая система (далее ТС).
- Подготовительный этап. Сотрудники Axonim осуществляют разработку и согласование технического задания с клиентом, а также календарный план разработки, и готовят методику приемки-сдачи образцов или документов.
- Операционный этап. Инженеры нашей компании осуществляют разработку технических систем, выбирают методы тестирования устройства, готовят необходимую документацию по разработке.
- Аппаратная часть лазерного дальномера. Специалисты нашей компании проводят подбор деталей для будущего устройства, конструируют печатные платы, заказывают электронные и оптические компоненты.
- Разработка программной части. Мы готовим необходимое программное обеспечение, как для устройства, так и для гаджетов, к которым они подключаются. Например, изготавливая лазерный дальномер для Андроид, мы разрабатываем ПО для дальномера, мобильное приложение для смартфонов, а также прописываем алгоритмы синхронизации и передачи данных.
- Изготовление опытного образца. Axonim производит полное 3D-моделирование лазерного дальномера, а также выполняет сборку устройства. Проводится монтаж всех компонентов, печатных плат, установка прибора в корпус.
- Тестирование. Специалисты нашей компании выполняют полное тестирование дальномеров, в соответствии с предписанной программой. Мы проверяем работоспособность устройства, функционал прибора, возможности для синхронизации, соответствие прибора требованиям заказчика.
После того как все этапы разработки и тестирования завершены, опытный образец передается заказчику в соответствии с договором.
Почему стоит доверить разработку Axonim?
Компания Axonim осуществляет разработку электроники и программного обеспечения с 2011 года. В нашем штате работают специалисты, имеющие огромный опыт работы с лазерными дальномерами и другими оптическим приборами. Обратившись к нам, вы получите всю необходимую техническую документацию и полностью рабочий, протестированный образец.
Также Axonim осуществляет подготовку документации для серийного выпуска. Мы адаптируем документы под требования производства, подробно прописываем методы тестирования, характеристики компонентов и операционной системы, особенности сборки. Вы получаете полный пакет документов, который позволяет наладить массовое производство прибора на предприятии.
Axonim работает в Беларуси, но оказывает услуги и для компаний из России, стран СНГ, Европы, Азии, Соединенных Штатов. Работы осуществляются на основании договора, в котором четко прописываются все детали сотрудничества. Мы гарантируем соблюдение сроков разработки, а также выполняем работы в рамках определенного заказчиком бюджета. Axonim – это проектирование и создание техники любой сложности, в соответствии с вашими требованиями.
Контрактная разработка электроники на заказ, pcb design company: +7 495280-79-00
Дальномер – детально рассмотрим все виды этого инструмента + видео
Дальномер – это устройство, которое предназначено для определения точного расстояния от наблюдателя до конкретного объекта. Прибор просто необходим в инженерной геодезии, строительстве линий передач и путей сообщения, сельском хозяйстве, туризме, навигации, военном деле…
Классификация приборов для определения дальности
Когда и где появились первые измерители дальности? Впервые в продаже это приспособление вышло в 1992 году на Западе, но его стоимость доходила до нескольких тысяч долларов. И только спустя четыре года эти устройства стали доступны более широкому кругу пользователей. Затем уже многие фирмы стали работать в данном направлении. А сегодня разновидностей этого инструмента довольно много, самые точные используют принцип лазера в работе, известной моделью считается дальномер лейка (Leica), в ассортименте имеются и другие приборы похожего назначения, например, геодезические рулетки на лазерах.
В чем же заключается принцип действия? Модели активного типа измеряют расстояние при помощи времени, затраченного посланным сигналом на прохождение пути до объекта и обратно. Скорость, с которой данный сигнал распространяется, предварительно, естественно, известна (звуковая и световая скорость). Определение расстояния с помощью пассивных вариантов прибора основано на вычислении высоты равнобедренного треугольника. Активные делят на три типа: звуковые, световые, лазерные. А пассивные на два: оптические и нитяные.
Дальномеры активного типа – изучаем работу инструментов
Звуковые модели измеряют расстояние до предметов, которые отражают звуковые волны. Работают по принципу эхолокатора, то есть сначала происходит излучение короткого звукового импульса, который имеет очень высокую частоту. Затем включается микрофон, и происходит отсчет времени, за которое звуковой импульс вернется обратно, отразившись от какого-либо объекта. Когда вернувшийся сигнал достигнет датчика, будет известен результат. Световые типы приспособления для измерения расстояния используют модуляции света по яркости с постоянной или же переменной частотой.
Расстояние высчитывается за счет разности фаз между отраженным и посланным светом. Для этого требуется наличие сложных электронных и электрических устройств в приборе. Именно с помощью световых моделей было установлено точное расстояние от Земли до Луны. Лазерные инструменты включают в себя главные элементы устройства – отражатель и излучатель. При помощи специальных функциональных клавиш можно задать точку отсчета и пользоваться всеми программными возможностями прибора. Также некоторые модели оснащены дополнительными функциями – отражательная панель для проверки, измерение температуры воздуха, выбор системы измерений, настройка автоматического отключения, индикатор батареи.
В процессе работы с лазерным приспособлением не требуется помощь второго человека, как, например, в случае с обычной рулеткой. Для того чтобы вычислить расстояние до определенного объекта, необходимо навести на него лазерный луч. Устройство измеряет время, за которое луч проходит от него до объекта, а после его отражения возвращается обратно. В результате производятся подсчеты, и данные выводятся на экран. Измерять можно как горизонтальные, так и вертикальные плоскости. С помощью лазерного дальномера можно также измерить объем помещения и его общую площадь.
Кроме того, такое устройство дает уникальную возможность измерить лишь определенный фрагмент стены, а не всю ее полностью. Можно также определить ширину и высоту объекта.
Огромным плюсом является то, что лазерный прибор может вычислить среднее значение нескольких измерений, а точность при этом будет на очень высоком уровне. Также имеется возможность узнать площадь и круглых предметов, а не только прямоугольных или квадратных. Если помещение имеет наклонный потолок, то инструмент определит не только площадь, но и угол наклона, и длину ската. Все измерения можно проводить на расстоянии до 200 метров. В случае, если прибор необходим вам для измерения исключительно только помещений, достаточно будет приобрести устройство, дальность измерений которого не превышает 50 метров. Если вы собираетесь работать с большими расстояниями, то необходимо также воспользоваться штативом и отражающей пластиной, это позволит получить более точные результаты. Но не все модели могут крепиться на штатив, это нужно уточнять у продавца.
Основные характеристики лазерных инструментов зависят не только от конструкции, например, диапазон измерения зависит от мощности источника излучения и от внешних условий работы, например, на дальность влиять будет освещение. Стоит отдельно отметить, что она снижается, если измерения проводятся под открытым небом. У бытовых моделей наблюдаются небольшие погрешности, и эти погрешности возрастают при измерениях на больших расстояниях. Но даже такие варианты лазерных устройств сравнительно дорогие.
Меряем дальность пассивными методами
Оптический дальномер может быть двух типов – стереоскопический и монокулярный. Несмотря на то, что они отличаются по конструкции деталей, основная схема у них одинаковая, кроме того, принципы работы идентичны. По двум известным углам треугольника, а также одной известной стороне определяется его неизвестная сторона. Два телескопа строят изображение объекта. Кажется, что объект наблюдается в разных направлениях. Кроме того, такие приборы могут быть как с полным наложением полей, так и с половинным – верхняя половина изображения от одного телескопа объединяется с нижней половиной другого.
Монокулярные модели являются разновидностью оптических, работают также по принципу совмещения изображений, очень часто встраиваются в фототехнику для получения более резкого изображения. Преимущества монокулярных дальномеров в том, что нет необходимости в точной горизонтальной наводке, а изображение при измерении смещается как в правом, так и в левом поле. К недостаткам монокулярных приборов относится высокая утомляемость оператора, так как работа производится одним глазом, также с ними практически невозможна работа с движущимися объектами, а объекту нужно иметь четкую образующую, которая расположена на девяносто градусов к линии раздела поля, иначе точность измерения значительно снизится.
Стереоскопические модели также являются разновидностью оптических, имеют двойную зрительную трубу. В фокальной плоскости находятся метки, и изображение объекта совмещается с изображением этих меток, расстояние полностью пропорционально смещению компенсатора. Основное преимущество стереоскопического инструмента над монокулярным – более точные измерения расстояния. Именно они используются для того, чтобы определить дальность, а также высоту полета и его угловые координаты. Самые мощные стереоскопические приборы способны работать на расстояния до 50 000 метров, что же касается измерения высоты, то здесь цифры немного меньше – до 20 000 метров.
Нитяной вариант измерителей дальности – самый простой вид инструмента подобного назначения, имеющий постоянный параллактический угол, именно поэтому можно сделать такой дальномер своими руками, если вдруг вам понадобилось измерить дальность, а бегать по магазинам нет времени, или жаль денег. Он может определять расстояния до 300 метров. В качестве базы у данного устройства используется нивелирная рейка, имеющая сантиметровое деление, а в поле зрения трубы видны специальные линии. Принцип работы: для точного определения расстояния подсчитывается число делений, которые находятся между линиями, а искомым, в конечном итоге, будет расстояние в метрах. Нитяной прибор имеет очень простую конструкцию и очень простой принцип работы, он также способен вычислить расстояние без особых погрешностей. Но электронный дальномер по своей точности всё-таки выигрывает.
Что такое дальномер, и как его выбрать
Предназначение такого прибора, как дальномер, в том, что определять расстояние между тем, кто наблюдает, и удаленным объектом. Причем во время этого у наблюдателя нет необходимости приближаться к нему.
Прибор нашел широкое применение в геодезии, а также в строительстве, топографии и в некоторых других областях. Отметим также, что дальномеры применяют и военные.
Чем дальномер лучше измерительной рулетки
Традиционные измерительные линейки и рулетки не выдерживают конкуренцию с дальномерами. И все потому, что у дальномеров есть множество преимуществ. С ними можно быстро получить точные данные о расстоянии до объекта. Причем это можно сделать за считанные секунды. Оператор, который применяет устройство, может находиться на одном месте. Так работать намного удобнее.Полученные с помощью прибора показатели получаются точные. У них погрешность минимальная. Когда измеряешь расстояние между двумя объектами на ландшафте с использованием обыкновенной рулетки, то иногда возникает большая погрешность.
Тому есть простое объяснение. На траектории движения может быть немало углублений и неровностей. Для дальномеров такой проблемы не существует. Они измеряют по идеально прямой линии. В результаты факторы, которые влияют на точность, сведены к нулю.
Конечно, использовать такое устройство в быту будет неоправданным. Зато его могут успешно применять строители. Уточним при этом, что речь идет о тех, кто возводить объекты, а не занимается отделкой внутри здания. Использование прибора для монтажной разметки на стенах неактуально. Аргументируем это тем, что стоимость инструмента и затраты времени на то, чтобы его выставление большие.
Когда нужно обозначить границы для заливки фундамента или рытья огромного котлована для больших зданий, тогда, конечно, дальномер подойдет для такого дела лучше, чем рулетка.
ВАЖНО! Дальномеры нередко применяют фотографы, которые специализируются на пейзажах. К такому оборудованию проявляют интерес астрономы, геодезисты, военные и мореплаватели. Это сугубо профессиональный инструмент. И потому нет никакого смысла приобретать его любителю, который собирается использовать его лишь изредка.
Как различают дальномеры по принципу действия
С учетом принципа работы все конструкции дальномеров поделили на пару категорий:— Активные.
— Пассивные.
Активные дальномеры наводятся объективом на ту точку, к которой нужно измерить расстояние. А потом на эту точку отправляют сигнал. Он может быть звуковой или световой. Когда сигнал достигает поверхности предмета, то потом он после отражения возвращается обратно.
Волна улавливается чувствительным элементом прибора. В результате можно рассчитать расстояние к объекту с учетом времени, которое было затрачено на то, чтобы волна передвигалась.
Пассивные дальномеры не посылают сигналов. Расстояние определяется по совершенно другому принципу. Данные инструменты действуют по законам геометрии. С использованием пассивных приборов вычисляют построенный равнобедренный треугольник. По его параметрам можно высчитать расстояние.
Далее мы рассмотрим особенности работы отдельных видов устройств.
Особенности ультразвукового дальномера
Это самое неточное устройство, которое работает по активному принципу. У данного оборудования метод очень похож с тем, который применяют для того, чтобы ориентироваться, летучие мыши или дельфины.Прибором создается звуковая волна. Она направлена вперед на объект, до которого необходимо измерить расстояние. Когда импульс достигает преграды, то создается эхо. Оно отбивается, а затем попадает на чувствительную часть ультразвукового прибора.
Такие устройства применяют звук с высокой частотой. Примерно 40 Кгц. Ухом человека такой звук не услышишь. Вот почему использование такого дальномера не связано с каким-либо дискомфортом.
Такие устройства недорогие. От пользователя требуется лишь правильно направлять импульс. Для этого нужно некоторое время.
ВАЖНО! Превосходство лазерных инструментов над инструментами ультразвуковыми очевидно.
Особенности лазерного дальномера
Считается одним из самых востребованных. Он направляет на объект пучок света, который отражается и возвращается. Его улавливает чувствительный сенсор прибора. С учетом того времени, которое затрачивается на перемещение пучка света до объекта и назад, автоматически рассчитывается расстояние. Так оператор может считывать с дисплея полученные цифровые данные.Лазеры у таких приборов имеют различную мощность. Дальность измерения зависит именно от того, какова яркость излучателя. На рынке предлагают строительные дальномеры, у которых диапазон действия 20-50 м. Встречаются и более мощные приборы. Их применяют геодезисты.
Нужно отметить надежность лазерных приборов. А еще их можно ремонтировать. Большинство деталей, которые выходят из строя, можно заменить. В сервисном центре такую работу выполнят с легкостью.
Лазерный дальномер – это электронное устройство, и ему необходим источник питания. Это может быть, например, встроенная аккумуляторная батарея. А в некоторых случаях – это пальчиковые батарейки. Лучше, когда устройство на аккумуляторе. Тогда его можно будет заряжать от розетки.
ВАЖНО! Преимущество лазерного дальномера в том, что с ним можно измерить расстояние к любой определенной точке. У приборов иных типов данной функции нет. Пучок лазерного луча очень тонкий. Когда поверхность рельефная, скажем, отвесная скала, то лишь такой прибор получит точные данные после отражения лазерного луча.
Если лазерный дальномер применяют для того, чтобы измерять расстояния от далеких объектов, которые в сотнях метров, то прибор должен быть закреплен на штативе. Проблема в том, что дрожащими руками при значительной дистанции не получишь точные данные. Штатив позволит оборудованию направить сигнал прямо в цель и уловить сигнал отраженный. Полученные данные при этом будут без погрешностей.
ВАЖНО! Теперь немного об условиях, которые влияют на точность измерения лазерным дальномером. Под открытым небом, когда ярко светит солнце, прибор теряет чувствительность. Тем более, когда работаешь на большие дистанции. Знайте также, что в туман работают плохо все дальномеры. И лазерные – тоже. Ведь всем им необходима прямая видимость.
Особенности оптического дальномера
Принцип работы – пассивный. Обычно такие приборы применяют геодезисты. Ведь инструмент поддерживает измерения на большие расстояния. Для топографических работ лучше подойдет оборудование данного типа. Такие устройства действуют по теореме Пифагора, про которую мы знаем еще со школьной скамьи.У таких приборов нет датчика, автоматически определяющего расстояние. Когда смотришь в окуляр оптического дальномера, то должен визуально фиксировать данные специальной шкалы. Вот почему погрешностей не избежать.
Конечно, оптические дальномеры – это удачный вариант, когда делаешь дальние измерения. Однако когда нужно измерить дистанцию до отвесного объекта, у которого рельефная поверхность, скажем, это отвесная скальная стена, то, когда смотришь через зрительную трубку, эта поверхность будет смотреться, как обычная плоскость.
ВАЖНО! В результате у полученных параметров дистанции будет значительная погрешность, а также сформируются показания расстояния в целом, а не к определенной точке отсчета.
Есть оптические дальномеры монокулярные, есть и стереоскопические. И принцип работы их несколько отличается. Ведь первые из них предоставляют возможность определять расстояние с применением геометрических формул для прямоугольного треугольника, а вторые – для равнобедренного.
ВАЖНО! За монокуляр вы заплатите меньше, чем за дальномер с парой зрительных трубок. Также он менее удобен, так как с ним оператор утомляется. Смотреть через стереоскопические дальномеры более удобно. Ко всему они могут определить расстояние до объекта, который передвигается.
Особенности нитевого дальномера
Его принцип работы напоминает принцип действия дальномера оптического. Для того чтобы произвести измерения, используются геометрические вычисления. Прибор используют со специальной рейкой. На нее нанесена шкала с делением в 2 см. Она переносится к той точке, до которой нужно измерить расстояние.Планку устанавливают горизонтально. Она укапывается в грунт. Но она может и поддерживаться специальными подставками. В крайнем случае, вам может кто-то помочь, удерживая планку руками.
Как только установили рейку, сразу же вернитесь к точке, от которой необходимо провести измерение. А потом посмотрите на шкалу планки через объектив девайса. У его зрительной трубы есть установленные тонкие горизонтальные нити.
Через глазки дальномера подсчитайте, сколько делений на шкале планки находится между двумя линиями. Как только данные будут получены, нужно будет провести расчет, используя специальную табличку или формулу.
ВАЖНО! Данное оборудование достаточно точное. Однако с ним неудобно работать. В чем проблема? При использовании устройства необходимо будет сходить к объекту, к которому необходимо померить дистанцию. Ведь нужно будет произвести установку рейки со шкалой. Потом нужно будет опять прийти к прибору и посмотреть через зрительную трубку.
Когда расстояния измеряются сотнями метров, то хождение туда-сюда потребует от вас много времени и сил. Вот почему специалисты, у которых такие дальномеры, как правило, работают парами. Приборы иных типов предоставляют возможность работать одному.
Принцип работы_ Принцип работы лазерного дальномера
Лазерный дальномер — это инструмент, который использует определенный параметр модулированного лазера для измерения расстояния до цели. Поговорим о том, как это работает сегодня. Лазерный дальномер — это инструмент, который использует определенный параметр модулированного лазера для точного измерения расстояния до цели. Импульсный лазерный дальномер излучает луч или серию коротких импульсных лазерных лучей на цель во время работы. Фотоэлектрический элемент принимает лазерный луч, отраженный мишенью.Таймер измеряет время от запуска до приема лазерного луча и вычисляет расстояние от инструмента до цели. Когда мощность излучаемого лазерного луча достаточна, диапазон измерения может достигать примерно 40 километров и более. Лазерный дальномер может работать днем и ночью, но когда в пространстве есть вещества с высокой скоростью поглощения лазерного излучения, расстояние и точность определения дальности будут уменьшены. принцип работы1. Использование принципа инфракрасного или лазерного определения дальности
Принцип дальности в основном можно отнести к измерению времени, необходимого свету, чтобы пройти туда и обратно к цели, а затем расстояние D рассчитывается по скорости света c = 299792458 м / с и коэффициенту атмосферной рефракции. п.Поскольку трудно измерить время напрямую, обычно измеряют фазу непрерывной волны, что называется фазоизмерительным дальномером. Конечно, есть и импульсные дальномеры.
Следует отметить, что измерение фазы предназначено не для измерения фазы инфракрасного излучения или лазера, а для измерения фазы сигнала, модулированного инфракрасным или лазерным излучением. В строительстве существует ручной лазерный дальномер для съемки домов, и принцип его работы тот же.
2. Плоскость измеряемого объекта должна быть перпендикулярна источнику света.
Обычно для точного определения дальности требуется взаимодействие призм полного отражения, а дальномер, используемый для измерения в доме, напрямую использует для измерения гладкое отражение от стены, в основном потому, что расстояние относительно невелико, а интенсивность сигнала отраженного света достаточно велика. Исходя из этого, мы можем знать, что он должен быть вертикальным, иначе обратный сигнал будет слишком слабым и точное расстояние не может быть получено.
3. Он может измерять поверхность объекта как диффузное отражение
Обычно это тоже возможно. В реальной технике тонкая пластиковая пластина используется в качестве отражающей поверхности для решения серьезной проблемы диффузного отражения.
4. Лазерный дальномер импульсного метода для развлекательных целей может обеспечивать точность отображения 1 метр, точность измерения ± 1 метр, точность отображения продукта на уровне измерения 0,1 метра и точность измерения ± 0.15 метров.
5. Точность фазового лазерного дальномера может достигать погрешности до 1 мм, что подходит для различных целей высокоточных измерений.
Следующая информация может быть вам полезна:
Не распространяйте слухи и не верьте слухам, но подорожание фотоэлектрического круга реально …Как работает оптический дальномер? Основные сведения
Одним из основных типов дальномеров является модель оптического дальномера.Эта модель сделана по образцу дальномера, который был изготовлен фирмой Barr and Stroud в Шотландии в начале 1880-х годов. Оптический дальномер можно резюмировать как состоящий из двух основных телескопов, разделенных известным разделением. Но как работает оптический дальномер? В этой небольшой статье я пытаюсь сообщить вам именно это!
После того, как целевой объект найден и получена дальность, средство обнаружения дальности сбалансировано, так что два поля зрения от двух телескопов даны в едином поле зрения.Один расстроен в фокальном окне. Этот вид можно увидеть через окуляр, расположенный в фокусе дальномера. Две картинки переносятся в случайное событие на горизонтальной плоскости путем модификации ролика, оснащенного шкалой разделения.
Что такое оптический дальномер?
Оптический дальномер — это своего рода инструмент, который использует автоматизированные и визуальные стандарты, чтобы позволить администратору решить разделение на безошибочный элемент. Отличный охотничий дальномер может в значительной степени облегчить вам охоту.
Устройство представляет собой длинный цилиндр с двумя фокусными точками, противостоящими продвижению со всех сторон с окуляром администратора в центре. Две хрустальные части, которые регулируют результат без отклонения света, встроены в световой путь одной из двух фокусных точек. Путем поворота кристаллов в обратном направлении с использованием дифференциальной оснастки можно достичь уровня плоского выдергивания изображения.
Какие есть разновидности оптических устройств?
Существуют различные типы оптических устройств, а именно;
Как работает оптический дальномер?
Как работают оптические дальномеры — не загадка, и мы вам расскажем.Оптический дальномер работает, изменяя размер объекта с помощью оптики, чтобы определить точное разделение с помощью предварительно уложенных шкал. Кажется просто, правда? Что ж, это так.
Это делает его отличным выбором для рассмотрения даже при наличии многофункциональных дальномеров, несмотря на то, что они дают немного более низкий уровень точности, чем альтернативные дальномеры. Вот почему измерение расстояния над полем для гольфа — одно дело для оптического дальномера.
1. Основные функции
Принцип преобразования диапазона в частоту определяет принцип работы оптического дальномера.Он находит и преобразует высоту штифта в расстояние. Основная функция — определение расстояния до цели.
Этот инструмент позволяет пользователю определять местонахождение объекта, изменяя параллакс, возникающий из-за одновременного обзора из двух несколько изолированных фокусов. Диапазон предмета определяется путем оценки точек, обрамленных видимым проходом на каждом конце цилиндра; чем меньше образовываются края, тем заметнее разделение, и наоборот.
2. Фокус и триангуляция
Важно внимательно направить дальномеры на штифт и центр. Точность зависит от того, насколько решительно вы центрируете инструменты.
Триангуляция работает с использованием принципов параллакса. При обратном закрытии дальномеров есть две точки фокусировки, которые выделяют объект. Ручка галопа в этой точке накладывает эти два изображения друг на друга. Этот дескриптор совмещен со шкалой, переходящей от просмотра к разделению.
3. Кому следует использовать оптический блок?
Охотникам и игрокам в гольф стоит обратить внимание на использование такого дальномера. Это самый дешевый из всех.
4. Преимущества и недостатки
У оптического дальномера есть свои преимущества и недостатки, поэтому мы рассмотрим некоторые из них ниже.
Преимущества
- Нет никаких затруднений при получении оценок на основе вещей между вами и палкой или какой-либо опасности оценки деревьев за лужайкой, а не самой палки.
- Оптические дальномеры обычно более доступны по цене, чем два других устройства.
- Они легкие, точные и не требуют батарей.
Недостатки
- Их нужно держать устойчиво, и знание того, как ими пользоваться, может быть проблематичным.
- Они полагаются на то, что кегля для гольфа стандартного роста будет работать определенно, что может и не быть обстоятельством.
- Несмотря на то, что это именно так, точность хитрых устройств ограничена, не так сильно, как GPS или лазерные дальномеры.
Оптический дальномер — это плата, которая делает расстояния шуткой, а все остальное лучше. Как работает дальномер? Это то, о чем мы говорили ранее в этой статье, и мы искренне надеемся, что вы взяли лучшее из этого и будете практиковать его в ежедневных или сезонных играх в гольф или на охоте.
Теперь человечество так сильно продвинулось вперед с технологиями и устройствами, которые становятся только лучше с каждым днем, и они призваны облегчить нашу жизнь, поэтому не отставайте, присоединяйтесь к поезду и повышайте уровень, потому что получение оптического диапазона Finder — одна из лучших вещей, которые вы можете сделать.
Основы лазера
Основы лазера [индекс] Лазер Основы
Роберт Олдрич
ТАБЛИЦА СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ТЕОРИЯ И РАБОТА ЛАЗЕРА
КОМПОНЕНТЫ ЛАЗЕРА
ТИПЫ ЛАЗЕРОВ
ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛЫ
ВВЕДЕНИЕ
Слово «лазер» это аббревиатура от Light Amplification by Stimulated Emission of Радиация.Лазеры находят все больше военных приложения — в основном для целеуказания, управления огнем, и обучение. Эти лазеры называются дальномерами, целеуказателями. обозначения и имитаторы стрельбы прямой наводкой. Лазеры также используется в связи, лазерных радарах (LIDAR), системах посадки, лазерные указатели, системы наведения, сканеры, металлообработка, фотография, голография и медицина.
В этом документе слово «лазер» будет ограничено устройства, излучающие электромагнитное излучение, использующие свет усиление за счет вынужденного излучения излучения на длинах волн от 180 нм до 1 миллиметра.Электромагнитный спектр включает энергию от гамма-лучей до электричества. фигура 1 показывает полный электромагнитный спектр и длины волн различные регионы.
Рисунок 1. Электромагнитный спектр
Основные длины волн лазерного излучения для современных военных и коммерческих приложения включают ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное области спектра. Ультрафиолетовое излучение для лазеров состоит из длин волн от 180 до 400 нм.Видимый область состоит из излучения с длинами волн от 400 до 700 нм. Это часть, которую мы называем видимым светом. Инфракрасный область спектра состоит из излучения с длинами волн от 700 нм до 1 мм. Лазерное излучение поглощается кожей проникает всего в несколько слоев. В глазу видно и рядом инфракрасное излучение проходит через роговицу и фокусируется на и поглощается сетчаткой. Это длина волны света который определяет видимое ощущение цвета: фиолетовый при 400 нм, красный на 700 нм, а другие цвета видимого спектра в между.Когда излучение поглощается, влияние на поглощающую биологическая ткань бывает фотохимической, термической или механический: в ультрафиолетовой области действие в первую очередь фотохимический; в инфракрасном диапазоне действие в первую очередь термический; а в видимой области присутствуют оба эффекта. Когда интенсивность излучения достаточно высока, повреждение к впитывающей ткани.
ТЕОРИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЛАЗЕРА
Базовое понимание того, как работает лазер, помогает в понимание опасностей при использовании лазерного устройства.фигура 2 показывает, что электромагнитное излучение испускается всякий раз, когда заряженная частица, такая как электрон, отдает энергию. Этот происходит каждый раз, когда электрон падает из более высокого энергетического состояния,, в более низкое энергетическое состояние, в атоме или ионе как происходит в люминесцентном свете. Это также происходит из-за изменений в колебательное или вращательное состояние молекул.
Цвет света определяется его частотой или длина волны. Более короткие длины волн — это ультрафиолет и более длинные волны — инфракрасные.Самая маленькая частица энергия света описывается квантовой механикой как фотон. В энергия фотона E определяется его частотой, и постоянная Планка h.
(1) |
Скорость света в вакууме c составляет 300 миллионов метров. в секунду. Длина волны света связана с из следующего уравнения:
(2) |
Разница уровней энергии, на которой возбужденное Электронные капли определяют длину волны излучаемого света.
Рисунок 2. Излучение атома при переходе электрон из состояния с более высокой энергией в состояние с более низкой энергией
КОМПОНЕНТЫ ЛАЗЕРА
Как показано на рисунке 3, три основных компонента лазера являются:
- Материал генерации (кристалл, газ, полупроводник, краситель, и т.д …)
- Источник накачки (добавляет энергию к материалу генерации, например лампа-вспышка, электрический ток вызывает электрон столкновения, излучение лазера и т. д.)
- Оптический резонатор, состоящий из отражателей, выполняющих роль механизм обратной связи для усиления света
Рис. 3. Схема твердотельного лазера
Обычно электроны в атомах материала генерации находятся в установившемся более низком энергетическом уровне. Когда световая энергия от лампа-вспышка добавляется к атомам материала генерации, большинство электронов возбуждены до более высокого энергетического уровня — явление, известное как инверсия населения.Это нестабильный условие для этих электронов. Они останутся в этом состоянии в течение короткое время, а затем возвращаются в исходное энергетическое состояние. Этот распад происходит двумя способами: спонтанный распад — электроны просто падают в свое основное состояние при случайном излучении направленные фотоны; и вынужденный распад — фотоны от самопроизвольно распадающиеся электроны сталкиваются с другими возбужденными электронами что заставляет их упасть в основное состояние. Это стимулировало переход высвободит энергию в виде фотонов света которые движутся синфазно на той же длине волны и в том же направление как падающий фотон.Если направление параллельно оптической оси, излучаемые фотоны перемещаются вперед и назад в оптический резонатор через материал генерации между полностью отражающее зеркало и частично отражающее зеркало. Таким образом, световая энергия усиливается до тех пор, пока не станет достаточно энергия накапливается для передачи лазерного излучения через частично отражающее зеркало.
Как показано на рисунке 4, лазерная среда должна иметь по крайней мере один возбужденное (метастабильное) состояние, в котором электроны могут задерживаться на длительное время достаточно (микросекунд в миллисекунды) для инверсии населенности происходить.Хотя лазерное воздействие возможно только с двумя энергиями уровней, большинство лазеров имеют четыре или более уровней.
Рисунок 4. Энергетическая диаграмма трехуровневого лазера
Q-переключатель на оптическом пути — это метод обеспечения лазерного импульсы очень короткой продолжительности. Вращающаяся призма как полный отражатель на рисунке 3 был ранним методом обеспечения Модуляция добротности. Только в точке вращения, когда есть четкое оптический путь позволит пройти световой энергии.Обычно непрозрачное электрооптическое устройство (например, ячейка Поккельса) в настоящее время часто используется для устройства Q-переключения. Во время напряжения приложение, устройство становится прозрачным, свет накапливается в резонаторе возбужденные атомы могут тогда достичь зеркала, так что Качество резонатора Q увеличивается до высокого уровня и излучает высокий пиковая мощность лазерного импульса длительностью несколько наносекунд. Когда фазы разных частотных режимов лазера синхронизированы (заблокированы вместе), эти режимы будут мешать друг другу и создать эффект удара.В результате получается лазерный выход с регулярные пульсации, называемые «синхронизацией мод». Режим синхронизированные лазеры обычно производят серию импульсов длительностью от нескольких пикосекунд до наносекунд, что приводит к более высокой пиковой мощности чем тот же лазер, работающий в режиме модуляции добротности. Импульсный лазеры часто предназначены для генерации повторяющихся импульсов. Пульс частота повторения прф, а также ширина импульса крайне важно при оценке биологических эффектов.
ТИПЫ ЛАЗЕРОВ
Лазерный диод представляет собой светодиод с оптическим резонатор для усиления света, излучаемого из запрещенной зоны, которая существует в полупроводниках, как показано на рисунке 5.Их можно настроить изменяя приложенный ток, температуру или магнитное поле.
Рисунок 5. Схема полупроводникового лазера
Газовые лазеры состоят из газонаполненной трубки, помещенной в лазер. полость, как показано на рисунке 6. Напряжение (внешний источник накачки) применяется к трубке, чтобы возбуждать атомы в газе до инверсия населения. Свет, излучаемый этим типом лазера обычно непрерывная волна (CW). Следует отметить, что если к газоразрядной трубке прикреплены угловые окна заварного механизма, некоторое лазерное излучение может отражаться сбоку от лазера полость.В больших газовых лазерах, известных как газодинамические лазеры, используется камера сгорания и сверхзвуковое сопло для населения инверсия.
Рисунок 6. Схема газового лазера
На рисунке 7 показана схема лазера на красителе. Лазеры на красителях используют активный материал в жидкой суспензии. Ячейка красителя содержит лазерная среда. Многие красители или жидкие суспензии токсичны.
Рис. 7. Общая схема лазера на красителях
Лазеры на свободных электронах, такие как на рисунке 8, обладают способностью генерируют длины волн от микроволнового до рентгеновского диапазона.Они работать, имея электронный луч в проходе оптического резонатора через магнитное поле вигглера. Произошла смена направления магнитным полем электронов заставляет их излучать фотоны.
Рис. 8. Схема лазера на свободных электронах
Геометрия лазерного луча отображает поперечный электромагнитный (ТЕМ) волновые структуры в луче, похожие на микроволны в волне гид. На рисунке 9 показаны некоторые распространенные моды ПЭМ в поперечном сечении лазерный луч.
Рис.9 Общие режимы луча ТЕМ-лазера
Можно рассматривать лазер, работающий в режиме как два лазера, работающих бок о бок. Идеальный режим для большинства лазерные приложения — это режим, и этот режим обычно предполагается, что легко выполнить анализ опасности лазерного излучения. Свет от обычного источника света чрезвычайно широкополосный (содержащий длины волн в электромагнитном спектре). Если нужно было установить фильтр, который позволил бы только очень узкий полоса длин волн перед белым или широкополосным светом источника, только один светлый цвет будет виден на выходе из фильтр.Свет от лазера похож на свет, видимый из фильтр. Однако вместо узкой полосы длин волн нет из которых доминирует, как и в случае с фильтром, есть гораздо более узкая ширина линии около излучаемой доминирующей центральной частоты от лазера. Цвет или длина волны излучаемого света зависит от типа используемого материала для генерации. Например, если используется кристалл неодима: иттриевого алюминиевого граната (Nd: YAG) в качестве материала для генерации будет использоваться свет с длиной волны 1064 нм. быть испущенным.В таблице 1 показаны различные типы материалов. в настоящее время используется для генерации и длин волн, излучаемых этот тип лазера. Обратите внимание, что некоторые материалы и газы способен излучать более одной длины волны. Длина волны излучаемый свет в этом случае зависит от оптического конфигурация лазера.
Таблица 1. Общие лазеры и их Длины волн
ЛАЗЕРНЫЙ ТИП | ДЛИНА ВОЛНЫ (Нм) |
Фторид аргона | 193 |
Хлорид ксенона | 308 и 459 |
Фторид ксенона | 353 и 459 |
Гелий Кадмий | 325–442 |
Родамин 6G | 450–650 |
Пар меди | 511 и 578 |
Аргон | 457 — 528 (514.5 и 488 наиболее часто используемые) |
Частота удвоена Nd: YAG | 532 |
Гелий Неон | 543, 594, 612 и 632,8 |
Криптон | 337,5 — 799,3 (647,1 — 676,4 наиболее часто используемые) |
Рубин | 694.3 |
Лазерные диоды | 630–950 |
Ti: Сапфир | 690–960 |
Александрит | 720–780 |
Nd: YAG | 1064 |
Фтористый водород | 2600–3000 |
Эрбий: стекло | 1540 |
Окись углерода | 5000-6000 |
Двуокись углерода | 10600 |
Свет от обычного источника света расходится или распространяется быстро, как показано на рисунке 10.Интенсивность может быть большой в источнике, но он быстро уменьшается по мере удаления наблюдателя из первоисточника.
Рис. 10. Расхождение обычного источника света
Напротив, выход лазера, показанный на рисунке 11, имеет очень малая расходимость и может поддерживать высокую интенсивность пучка более большие расстояния. Таким образом, относительно маломощные лазеры могут излучать больше энергии на одной длине волны в узком луче чем можно получить от гораздо более мощного обычного света источники.
Рис. 11. Расходимость лазерного источника
Например, лазер, способный доставлять импульс 100 мДж в 20 нс имеет пиковую мощность 5 миллионов ватт. Лазер CW будет обычно световая энергия выражается в ваттах, а импульсный мощность лазера обычно выражается в джоулях. С энергия не может быть создана или уничтожена, количество энергии имеющееся в вакууме на выходе из лазера будет таким же количество энергии, содержащейся в луче в какой-то момент вниз по диапазону (с некоторыми потерями в атмосфере).Рисунок 12. иллюстрирует типичный лазерный луч. Количество доступной энергии в пределах области отбора проб будет значительно меньше, чем количество энергии, доступной в луче. Например, 100 мВт выходная мощность лазера может иметь 40 мВт в пределах 1 площадь образца. Энергия излучения в этом примере составляет 40 мВт /.
Рис. 12. Иллюстрация освещенности
ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ
Материалы могут отражать, поглощать и / или пропускать световые лучи.Отражение света лучше всего иллюстрирует зеркало. Если свет лучи падают на зеркало, почти вся энергия падает на зеркало будет отражено. На рисунке 13 показано, как пластик или поверхность стекла будет воздействовать на падающий световой луч. Сумма переданная, поглощенная и отраженная энергия будет равна количеству энергии, падающей на поверхность.
Поверхность является зеркальной (зеркальной), если размер поверхности несовершенства и вариации намного меньше длины волны падающего оптического излучения.Когда неровности случайны ориентированы и намного больше длины волны, то поверхность считается диффузной. В промежуточной области это иногда необходимо учитывать диффузную и зеркальную составляющие в отдельности.
Рис. 13. Световой луч, падающий на стеклянную поверхность
Плоская зеркальная поверхность не изменит расхождения падающий световой луч значительно. Однако изогнутые зеркальные поверхности могут изменить расхождение.Сумма, которую расхождение изменяется в зависимости от кривизны поверхность. На рисунке 14 показаны эти два типа поверхностей и как они будут отражать падающий лазерный луч. Расхождение и кривизна отражателя была увеличена в лучшую сторону проиллюстрировать эффекты. Обратите внимание, что значение освещенности на определенном расстоянии от рефлектора будет меньше после отражения от изогнутой поверхности, чем при отражении от плоская поверхность, если изогнутый отражатель не фокусирует луч рядом или в этом диапазоне.
Диффузная поверхность — это поверхность, которая будет отражать падающий лазерный луч во всех направлениях. Траектория луча не выдерживается когда лазерный луч попадает на диффузный отражатель. Будь поверхность является диффузным отражателем или зеркальный отражатель будет зависят от длины волны падающего лазерного луча. Поверхность это был бы диффузный отражатель для видимого лазерного луча. быть зеркальным отражателем для инфракрасного лазерного луча (например, ). Как показано на рисунке 15, влияние различной кривизны диффузных отражателей мало влияет на отраженный луч.
Если свет падает на границу раздела двух передающей средой (как интерфейс воздух-стекло), немного света будет передаваться, в то время как некоторые будут отражаться от поверхности. Если на границе раздела энергия не поглощается, T + R = 1, где T и R — доли интенсивности падающего пучка, которые передается и отражается. T и R называются трансмиссией. и коэффициенты отражения соответственно. Эти коэффициенты зависят не только от свойств материала и длины волны излучения, но и от угла наклона заболеваемость.Количество падающего светового луча, которое отражается, а количество, передаваемое через материал, в дальнейшем зависит от поляризации светового луча.
Угол, который образует падающий луч излучения с нормали к поверхности определяют угол преломления и угол отражения (угол отражения равен углу заболеваемости). Связь между углом падения ( ), а угол преломления (‘) составляет
(3) |
где n и n ‘- показатели преломления сред, падающий и прошедший лучи проходят соответственно (см. рисунок 13).
Рисунок 14. Зеркальные отражатели
Рисунок 15. Диффузные отражатели
ИСТОЧНИК: Центр надводной войны Роберта Олдрича, дивизия Дальгрена.
Дальномер | инструмент | Britannica
Дальномер , любой из нескольких инструментов, используемых для измерения расстояния от инструмента до выбранной точки или объекта. Одним из основных типов является оптический дальномер, созданный по образцу дальномера, разработанного шотландской фирмой Барра и Страуда в 1880-х годах.Оптический дальномер обычно подразделяется на два типа: совпадение и стереоскопический.
дальномерЛазерный дальномер, известный как лидар (обнаружение и дальность с помощью лазерного изображения).
David MonniauxДальномер совпадений, используемый в основном в камерах и для съемки, состоит из набора линз и призм, установленных на каждом конце трубки, с одним окуляром в центре. Этот инструмент позволяет пользователю видеть объект, корректируя параллакс, возникающий при одновременном просмотре из двух слегка разнесенных точек.Дальность действия объекта определяется путем измерения углов, образованных лучом обзора на каждом конце трубы; чем меньше получаемые углы, тем больше расстояние, и наоборот. Стереоскопический дальномер работает по тому же принципу и напоминает тип совпадения, за исключением того, что у него два окуляра вместо одного. Конструкция стереоскопического прибора делает его более эффективным для обнаружения движущихся объектов. Он широко использовался для наземной стрельбы во время Второй мировой войны.
С середины 1940-х годов радары вытеснили оптические дальномеры для большинства военных операций по определению дальности.Это неоптическое дальномерное устройство определяет расстояние до цели путем измерения времени, которое требуется радиоимпульсам, чтобы достичь объекта, отразиться и вернуться.
Достижения в лазерной технологии привели к разработке в 1965 году другого типа дальномера, известного как лазерный дальномер. Он в значительной степени заменил дальномеры совпадений для съемки и радаров в некоторых военных приложениях. Лазерный дальномер, как и радар, измеряет расстояние, определяя интервал между передачей и приемом электромагнитных волн, но он использует видимый или инфракрасный свет, а не радиоимпульсы.Такое устройство может измерять расстояния до 1 мили (1,61 км) с точностью до 0,2 дюйма (0,5 см). Это особенно полезно при съемке пересеченной местности, где необходимо располагать удаленные точки между камнями и кустарником.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчасКак работают лазерные дальномеры? | Узнайте секрет здесь
Главная »Информация» Как работают лазерные дальномеры? | Узнайте секрет здесьВы беспечный пользователь дальномера, который так и не понял, как он работает? Возможно, нет; Вы постоянно задавали себе риторический вопрос: «Как работают лазерные дальномеры?», но так и не получили ответа.Эта статья призвана помочь вам. В этой статье факты не основываются на продукте, а рассматриваются характеристики лазерных дальномеров во всех аспектах.
Давайте начнем с того, что выясним, что такое дальномеры. Дальномеры являются приборами обнаружения. Они в основном используются для определения расстояния между пользователем и намеченной целью.
Эти устройства обычно используются охотниками, геодезистами и игроками в гольф для прицеливания намеченных целей, измерения ландшафта и регулировки их прицелов соответственно (хотя дальномеры теперь используются как прицелы, так как теперь их можно устанавливать на штативы).
Кроме того, в настоящее время доступны три типа дальномеров. Это лазерные дальномеры, ультразвуковые дальномеры и оптические дальномеры. Однако речь пойдет о лазерных дальномерах. Это связано с тем, что лазерный дальномер является наиболее надежным из трех из-за того, что он использует электромагнитную волну для выполнения своего механизма.
В отличие от ультразвуковых дальномеров, использующих звуковую волну, лазерные дальномеры передают данные со скоростью света, которая является точной и надежной.Другими словами, просто потому, что возвратный свет занимает мало времени, их очень легко использовать для определения движущихся объектов, что является большим различием между этим типом дальномера и другими.
В лазерных дальномерахиспользуются оптические дистанционные датчики для обнаружения намеченной цели. Дистанционный датчик также известен как технология обнаружения и определения дальности (LIDAR). Эта технология также включает угловое или пространственное разрешение, что позволяет пользователям четко видеть графическое изображение объекта в своих размерах и определять расстояние в ярдах.
Я думаю, это сложно понять, правда? Поэтому давайте разберем механизм, применив к нему системный подход.
8 вещей, которые следует учитывать при выборе «Как работает лазерный дальномер?» Электронное устройствоЛазерные дальномеры являются электронным прибором обнаружения. Другими словами, это гаджеты, в которых используются сменные или незаменимые батареи. Их можно включать и выключать. Фактически они отображают свою информацию на экранах с реальными изображениями.В отличие от некоторых других, благодаря тому, что они используют кремниевый чип, они обрабатывают информацию быстро и точно. Несмотря на многочисленные функции, они небольшие и надежны.
Расходимость лучаЛазерные дальномеры рассеивают лучи света через оптическую апертуру. Набор рассеянных лучей расходится, пока не обнаружит намеченную цель. Затем, когда намеченная цель захвачена / зафиксирована, рассеянный луч света возвращается в форме отражений, но теперь они попадают в апертуру оптического приемника, где отражение обнаруживается фотодиодом.
Излучаемый им световой луч — это коротковолновые инфракрасные лучи. Этот гаджет может захватывать изображения благодаря их отражающей способности природы. Другими словами, большинство лазерных дальномеров становятся очень точными в ясную погоду из-за отражающей способности экосистемы, которая не влияет на расходимость луча.
Обнаружение целейРанее мы упоминали, что в лазерных дальномерах используется технология обнаружения и определения дальности (LIDAR), которая является основным преимуществом их механизма.Эта технология заключается в угловом разрешении, которое она использует для фокусировки цели, когда луч расходится от оптической апертуры. Фокусировка на импульсах помогает датчикам считывать / фиксировать расстояние до цели, вычисляя время отраженного луча. Другими словами, цели попадают в ловушку, когда свет устойчивый / фиксируется в определенном месте.
Тем не менее, нет никаких сомнений в том, что лазерные дальномеры с большой оптической апертурой имеют тенденцию использовать длинноволновые инфракрасные лучи, которые позволяют им видеть большее расстояние и меньшее расстояние, чем лазерный дальномер с небольшой оптической апертурой.
Возможные влияющие факторыКонечно, атмосферные изменения влияют на точность дальномеров. Факторы, влияющие на это:
- Туман и туман
- Осадки.
- Ветер.
- Тьма
- Неисправность аккумулятора.
- Снег
Эти факторы способны влиять на световой импульс. А это может вызвать просчет времени полета при отправке данных на датчик. Тем не менее, современные лазерные дальномеры разработаны с достаточной мощностью, чтобы принимать несколько эхо-сигналов от одного лазерного луча.Фактически, их наглазники покрыты толстым атмосферостойким материалом, чтобы не допустить ошибок в расчетах.
РасчетыКак мы уже говорили, в лазерном дальномере для расчетов используется «время полета». Главное, что вы должны знать, — это то, что волны, излучаемые оптической апертурой, представляют собой закодированные импульсы. Таким образом, время и скорость отраженных импульсов рассчитываются датчиком, как только они попадают в оптическую апертуру приемника.Расчетное время и скорость преобразуются в расстояние, а затем отображается результат в единицах измерения. Конечно, поскольку он использует кодированные импульсы, фотодиод в приемной оптической апертуре очень легко улавливает импульсы.
Триангуляция учитывает принцип тригонометрии при вычислении среднего пройденного времени. Как это работает? Обмен испускаемыми фотонами происходит как из оптической апертуры, так и из оптической апертуры приемника. Импульсы / фотон / инфракрасный луч, излучаемый из оптической апертуры, распространяется, пока не попадает в цель, а затем возвращающийся фотон возвращается в оптическую апертуру приемника.Однако воображаемая линия формируется от положения намеченной цели до центра треугольных фотонов, в результате чего образуются два прямоугольных треугольника. Это то, что производит расчет в РЕЖИМЕ ПРЯМОЙ ЛИНИИ.
Однако это не работает так же для охотников, стрелков и некоторых других, почему? Это потому, что это делается в отсутствие силы тяжести. Другими словами, сила тяжести — это не фактор, влияющий на цель на прямой, а фактор инерции. Но для непрямого расстояния сила тяжести является фактором, поэтому они используют расчет в снарядах.
Иногда от охотников, лучников и стрелков требуется находиться на дереве, на холмистой местности, в более низком положении и под другим углом, чтобы они могли легко выстрелить в намеченную цель. Поэтому для них необходимо использовать компенсацию углового диапазона.
Кроме того, охота — стрельба из лука и охота из ружья — использует режимы ARC в других режимах, чтобы получить их правильное отдаленное значение. Первый — ARC для охоты с луком, а второй — ARC для охоты из ружья. В этих режимах есть инклинометр в баллистическом калькуляторе.Это инклинометр, который определяет угол наклона намеченной цели вверх и вниз.
Баллистический калькулятор затем оценит расчет траектории в зависимости от типа оборудования, которое использует пользователь. Короче говоря, разница в том, что последний использует тригонометрию для получения точных расчетов, в то время как первый использует угол, подаваемый инклинометром в баллистический калькулятор, чтобы определить результат траектории использования оружия. Сложные дальномеры теперь оснащены датчиками, которые могут безупречно выполнять два расчета.Все, что нужно сделать пользователю, — это переключиться из одного режима в другой.
Переменные функции и режимыЕсть функции, которые вы можете найти в сложных лазерных дальномерах. Все эти функции дополняют ценность лазерных дальномеров. Функции:
Сканирование: Это помогает пользователям незаметно просматривать цели. Пользователи могут использовать их для обнаружения более чем одной цели за раз.
Лупа: Сила увеличения продукта зависит от типа линз, которые используются при производстве лазерного дальномера.Чем больше линзы, тем лучше лупа. Однако увеличение называется масштабированием.
Зажигание: На дальномерах есть кнопки. Луч света лазерных дальномеров можно включать и выключать. В этом одна из их уникальности.
Прицельная сетка: Также известна как перекрестие. Это графический дисплей, который накладывается на изображения в видоискателе. Конечно, эта функция есть в большинстве продуктов. Это помогает им фиксировать цели, чтобы дальномер отображал результат прохождения света во встроенном устройстве.Однако покупатели не совсем понимают эту функцию, особенно продукты, у которых прицельная сетка черная. Тем не менее, мы рекомендуем нашим любезным читателям выбирать те, у кого есть подсветка, если они намерены покупать продукт с черной сеткой.
BullsEye: Это функция дальномера, которая фокусируется на маленьком, но далеком объекте. Его также можно использовать для наведения цели на ближайший объект.
Кисть: Это функция, при которой намеченная цель стоит на заднем плане объекта в фокусе.Эта функция в основном игнорирует листья, кусты, стволы деревьев и т. Д. Он предназначен для захвата движущегося объекта.
Как получить значение
Для того, чтобы вы получили тот результат, который вам нужен. Мы посоветуем вам обратиться к руководству, чтобы узнать, как это сделать, особенно при отлове пятна. Вот несколько советов, которые помогут вам в общем пользоваться лазерным дальномером:
- Выберите режим в зависимости от того, для чего вы используете дальномер.
- Выберите устройство, с которым вы знакомы.
- Просмотрите направление намеченной цели.
- После того, как вы заблокируете цель, значение появится на экране.
- Попробуйте второй раз для подтверждения.
Мы просим вас привыкнуть к вашему дальномеру перед тем, как использовать его на охоте, или прежде чем полагаться на детали. Ознакомьтесь с каждой из функций и режимов, узнав о том, как вы можете их использовать, из своего руководства.Постоянно делая это, вы будете знать, как использовать это безупречно.
Окончательный приговор«Как работают лазерные дальномеры?» — отвечает эта статья. Эта статья гарантирует, что она систематически выполняет свою работу и может быть использована. Фактически, автор описал функции и режимы и объяснил, как их можно эффективно использовать. Эта статья также рекомендуется в качестве руководства при покупке. Это информативно и познавательно. Это просто статья, которую может легко понять любой.
Как они работают: дальномеры для гольфа — GPS и лазер
Как они работают: дальномеры для гольфа — GPS и лазер
Размещено 23 мая 2018 г.
Игра в гольф сильно изменилась со времен старого Тома Морриса, который в конце 1800-х годов бил мячи для гольфа «featherie» палками из гикори. Хотя суть игры осталась прежней, оборудование и инструменты значительно улучшились. Клюшки для гольфа теперь состоят из стали или графита, а мячи для гольфа имеют резиновую сердцевину.Теперь игроки в гольф пожинают плоды технологий, чтобы ответить на извечный вопрос: «Как далеко это?» Дальномер для гольфа — это изысканная технология, которая может помочь игроку определять расстояние до объекта на поле.
В настоящее время доступны три вида дальномеров для гольфа, которые помогут вам в игре. Существуют дальномеры на базе GPS, лазерные дальномеры и гибридные дальномеры. Давайте посмотрим, как работает каждый тип дальномера и какие преимущества и недостатки есть у каждого из них.
GPS-дальномерGPS, глобальная система позиционирования, дальномер использует сеть спутников для определения расстояния от устройства до определенного места на курсе. Расстояние определяется дальномером GPS, получающим сигнал от ряда спутников, которые затем вычисляют, где находится устройство, и экстраполируют расстояние до цели. Используя спутниковое картографирование, некоторые дальномеры GPS предлагают обзор схемы курса.
Перед использованием дальномера GPS на определенном курсе вы должны сначала убедиться, что карта курса загружена в ваше устройство.Некоторые устройства поставляются с предустановленными тысячами курсов, в то время как другие требуют, чтобы вы загрузили их с их веб-сайтов. Некоторые дальномеры GPS даже требуют членского взноса для доступа к картам курса.
Когда вы загружаете курс, он дает вам расстояние до штифта на каждой лунке. Некоторые предоставляют дополнительную информацию, которая включает расстояния до опасностей, передней и задней части грина или ориентиров на трассе. Другие даже позволяют вам определить точку на трассе, расстояние до которой вы хотите знать.
Ключевым преимуществом дальномера GPS является то, что он основан на спутниковом картографировании и не требует наведения на цель.Это означает, что вы можете определить расстояние между вами и булавкой, даже если на пути находится группа деревьев, чего вы не можете сделать с помощью лазера. С другой стороны, поскольку он основан на спутниковых изображениях полей для гольфа, вы ограничены тем, что производитель устройства имеет в своей базе данных.
Лазерный дальномерЛазерный дальномер использует лазерный луч, направленный на цель, чтобы определить ее расстояние. Лазерный луч направляется на цель, как булавка, и отражается обратно в дальномер.Время, за которое лазер отразился обратно на устройство, используется для расчета расстояния.
Некоторые лазерные дальномеры включают внутренний «инклинометр», который может определять наклон вашей целевой области. Наклон определяется расстоянием от уровня, на котором отражается отражение при возвращении к устройству. Еще одна функция, которая есть у некоторых, — это функция «PinSeeker», которая позволяет устройству фокусироваться на булавке, а не на фоновых объектах. Чтобы помочь гольфистам прицелиться с помощью лазерного дальномера, многие из них оснащены линзами с пятикратным увеличением.
Большим преимуществом лазерного дальномера является его гибкость и способность позволять гольфисту точно указать любой объект на поле и определить расстояние до него. Также нет необходимости загружать карты курса, как это может потребоваться с некоторыми дальномерами GPS. Лазерные дальномеры имеют тенденцию быть немного более точными, чем дальномеры GPS. Однако, поскольку вы должны иметь прямую видимость на цель, которую вы измеряете, она может стать неудобной, если вы застрянете за деревьями или другим препятствием на трассе.
Гибридный дальномерВоспользуйтесь лучшим из обоих миров с гибридным дальномером, который сочетает в себе GPS и лазерную технологию. Этот тип дальномера обеспечивает игроку отображение спутникового курса GPS и гибкость лазерного прицела.
Вы пользуетесь дальномером? Что вы предпочитаете: GPS, лазер или гибрид? Расскажите нам в наших социальных сетях: Facebook, Twitter или Instagram.
Категории: Технологии гольфа
Принцип измерения лазерного дальномера и метод
автор: : HENGXIANG 2020-11-15
В результате лазерного дальномера источника света цены ниже, а отечественное новое полупроводниковое лазерное устройство созревает, промышленность также постепенно начала использовать лазерный дальномер.Дома и за границей в партии нового типа быстрого в диапазоне, небольшого объема, преимущества надежной работы микро-дальномера, могут широко использоваться в промышленных измерениях и управлении, шахтах, портах и других областях. Лазерный дальномер легкий вес, небольшой объем, простое управление, быстрое и точное, его погрешность составляет всего 5 от другого оптического дальномера до одного процента, который широко используется при топографической съемке, полевых измерениях, танках, самолетах, кораблях и орудиях для наведения на цель дальность, измерение облаков, высоты самолетов, ракет и спутников и т. д.Это для улучшения высоты танков, самолетов, кораблей и артиллерии точность важного технического оборудования. На рынке в основном представлены следующие несколько видов продукции: одномерный лазерный дальномер: используется для измерения расстояний, позиционирования; 2-мерный лазерный дальномер: используется для измерения контуров, позиционирования, регионального мониторинга и других областей; Трехмерный лазерный дальномер: используется для измерения трехмерного профиля, измерения карты, трехмерной пространственной ориентации и других полей. Принцип измерения дальности можно суммировать следующим образом: для базовой оптической цели необходимо время вперед и назад, а затем через скорость света c n = 299792458 м / с и коэффициент атмосферной рефракции для расчета расстояния D.Из-за того, что прямое измерение времени затруднительно, обычно определяют фазу непрерывной волны, известную как измерение фазы дальномером. Необходимо обратить внимание на то, что фаза измерения — это не измерение в инфракрасном диапазоне или фаза лазера, а измерение в инфракрасном диапазоне и фаза сигнала модуляции лазера. Строительная промышленность имеет своего рода ручной лазерный дальномер, используется для жилья, принцип его работы такой же. Обычно требуется точное измерение расстояния с призмой полного отражения и измерительным дальномером, непосредственно к метопу съемки с плавным отражением, в основном потому, что расстояние ближе, сила отраженного светового сигнала достаточно велика.При этом вы можете знать, что он должен быть вертикальным, иначе обратный сигнал будет слишком слабым, и вы не сможете определить точное расстояние.