Лазерный дальномер - Laser rangefinder

"Сканер лазерного диапазона" перенаправляется сюда. Не следует путать с 3D сканер.
Лазерный дальномер дальнего действия способен измерять расстояние до 20 км; устанавливается на штатив с угловым креплением. Полученная система также обеспечивает азимут и высота измерения.

А лазерный дальномер, также известный как лазерный телеметр, это дальномер который использует лазер луч для определения расстояние к объекту. Самая распространенная форма лазерного дальномера работает на время полета принцип, посылая лазерный импульс узким лучом к объекту и измеряя время принимается импульсом, который отражается от цели и возвращается отправителю. Из-за высокого скорость света, этот метод не подходит для высокоточных субмиллиметровых измерений, где триангуляция и другие методы часто используются.

Пульс

Импульс может быть закодирован, чтобы уменьшить вероятность того, что дальномер заклинило. Можно использовать Эффект Допплера методы определения того, движется ли объект к дальномеру или от него, и если да, то насколько быстро.

Точность

Точность инструмента определяется время подъема или спада лазерного импульса и скорости приемника. Тот, который использует очень острые лазерные импульсы и имеет очень быстрый детектор, может определять объект с точностью до нескольких миллиметров.

Диапазон и погрешность диапазона

Несмотря на луч будучи узким, он в конечном итоге распространится на большие расстояния из-за расхождение лазерного луча, а также из-за эффектов сцинтилляции и блуждания луча, вызванных наличием в воздухе пузырьков воздуха, действующих как линзы, размером от микроскопических до примерно половины высоты пути лазерного луча над землей.

Эти атмосферные искажения в сочетании с расходимостью самого лазера и поперечными ветрами, которые служат для толкания атмосферный тепловые пузыри по бокам могут объединяться, затрудняя получение точного определения расстояния до объекта, скажем, под некоторыми деревьями или за кустами, или даже на больших расстояниях, превышающих 1 км, на открытой и незатененной пустынной местности.

Часть лазерного света может отражаться от листьев или веток, которые находятся ближе, чем объект, давая более ранний возврат и слишком низкое значение. В качестве альтернативы, на расстояниях более 1200 футов (365 м) цель, если она находится близко к Земле, может просто исчезнуть в мираж, вызванный температурой градиенты в воздухе вблизи нагретой поверхности, искривляющей лазерный луч. Все эти эффекты необходимо учитывать.

Расчет

Принципы времени пролета применительно к лазерной дальности.

Расстояние между точками A и B определяется выражением

куда c это скорость света и т - это количество времени на обратный путь между A и B.

куда φ это фазовая задержка, создаваемая движущимся светом, и ω - угловая частота оптической волны.

Затем подставляя значения в уравнение,

В этом уравнении λ это длина волны c/ж; Δφ часть задержки фазы, которая не соответствует π (то есть, φ по модулю π); N - целое число волновых полупериодов обхода, а ΔN оставшаяся дробная часть.

Технологии

МЛС-27 IRST с лазерным дальномером на Сухой Су-27

Время полета - измеряет время, необходимое световому импульсу, чтобы добраться до цели и обратно. Зная скорость света и точное измерение времени, можно рассчитать расстояние. Многие импульсы подаются последовательно, и чаще всего используется средний отклик. Этот метод требует очень точных суб-наносекунда схема синхронизации.

Множественный частотный фазовый сдвиг - это измеряет фазовый сдвиг нескольких частот при отражении, а затем решает некоторые одновременные уравнения, чтобы дать окончательную оценку.

Интерферометрия - наиболее точный и полезный метод измерения изменений расстояния, а не абсолютных расстояний.

Приложения

Военный

An Американец солдат с лазерным дальномером ГВС-5

Дальномеры обеспечивать точное расстояние до целей, находящихся за пределами расстояния в упор стрельба по снайперам и артиллерии. Также их можно использовать для военной разведки и инженерии.

Переносные военные дальномеры работают на дальностях от 2 до 25 км и сочетаются с бинокль или же монокуляры. Когда дальномер оснащен цифровым магнитным компасом (DMC) и инклинометром, он может обеспечивать магнитный азимут, наклон и высоту (длину) целей. Некоторые дальномеры также могут измерять скорость цели по отношению к наблюдателю. Некоторые дальномеры имеют кабельные или беспроводные интерфейсы, позволяющие передавать данные своих измерений на другое оборудование, например компьютеры управления огнем. Некоторые модели также предлагают возможность использования надстройки. ночное видение модули. В большинстве портативных дальномеров используются стандартные или аккумуляторные батареи.

Голландский ISAF снайперская команда показывает свои Accuracy International AWSM .338 Lapua Magnum и лазерный дальномер VECTOR IV Leica / Vectronix[1]бинокль

Более мощные модели дальномеров измеряют расстояние до 25 км и обычно устанавливаются либо на треноге, либо непосредственно на транспортном средстве или на платформе. В последнем случае модуль дальномера интегрируется с бортовой аппаратурой тепловизора, ночного видения и дневного наблюдения. Самые современные военные дальномеры могут быть интегрированы с компьютерами.

Изготавливать лазерные дальномеры и управляемый лазером оружие, менее используемое против военных целей, различное военное вооружение могло разработать поглощающую лазерную окраску для своих транспортных средств. Тем не менее, некоторые объекты не очень хорошо отражают лазерный свет, и использование на них лазерного дальномера затруднено.

Первым коммерческим лазерным дальномером был Барр и Страуд LF1, разработанный совместно с Hughes Aircraft, который стал доступен в 1965 году. Затем последовал Barr & Stroud LF2, который интегрировал дальномер в прицел танка, и он использовался на Танк вождя в 1969 г. - первая машина, оснащенная такой системой. Обе системы использовали Рубин лазеры.[2]

3-D моделирование

Этот ЛИДАР Сканер можно использовать для сканирования зданий, горных пород и т. д. с целью создания 3D-модели. ЛИДАР может наводить лазерный луч в широком диапазоне: его голова вращается по горизонтали, зеркало переворачивается по вертикали. Лазерный луч используется для измерения расстояния до первого объекта на его пути.

Лазерные дальномеры широко используются в Распознавание трехмерных объектов, Трехмерное моделирование объектов и широкий выбор компьютерное зрение связанные поля. Эта технология составляет основу так называемого время полета 3D сканеры. В отличие от военных инструментов, описанных выше, лазерные дальномеры предлагают возможности высокоточного сканирования с режимами сканирования одного лица или 360 градусов.

Был разработан ряд алгоритмов для объединения данных о диапазоне, полученных с разных углов одного объекта, для создания полных трехмерных моделей с минимально возможной ошибкой. Одно из преимуществ лазерных дальномеров перед другими методами компьютерного зрения состоит в том, что компьютеру не нужно сопоставлять характеристики двух изображений для определения информации о глубине, как показано на рисунке. стереоскопический методы.

Лазерные дальномеры, используемые в приложениях компьютерного зрения, часто имеют разрешение по глубине до десятых долей миллиметра или меньше. Это может быть достигнуто путем использования методов триангуляции или измерения рефракции в отличие от методов измерения времени пролета, используемых в ЛИДАР.

Лесное хозяйство

Лазерный дальномер TruPulse используется для лесоустройства (в сочетании с Поле-карта технологии)

Специальные лазерные дальномеры используются в лесное хозяйство. Эти устройства имеют антилистные фильтры и работают с отражатели. Луч лазера отражается только от этого отражателя, поэтому точное измерение расстояния гарантировано. Лазерные дальномеры с антилистным фильтром используются, например, для инвентаризация леса.

Спортивный

Лазерные дальномеры могут быть эффективно использованы в различных видах спорта, требующих точного измерения расстояния, например в гольф, охота, и стрельба из лука. Некоторые из наиболее популярных производителей: Caddytalk, Opti-logic Corporation, Bushnell, Leupold, LaserTechnology, Trimble, Leica, Newcon Optik, Op. Электроника, Nikon, Swarovski Optik и Zeiss.Многие дальномеры от Bushnell оснащены расширенными функциями, такими как ARC (компенсация углового диапазона), возможность измерения нескольких расстояний, наклон, JOLT (вибрация при захвате цели) и поиск кеглей. ARC можно рассчитать вручную, используя правило стрелка, но обычно это намного проще, если вы позволите дальномеру делать это, когда вы на охоте. В игре в гольф, где время наиболее важно, лазерный дальномер пригодится для определения расстояния до флага. Многим охотникам на востоке США дальномер не нужен, хотя он нужен многим западным охотникам из-за большей дистанции стрельбы и большего количества открытых пространств.

Промышленные производственные процессы

Важное применение - использование технологии лазерного дальномера при автоматизации систем управления запасами и производственных процессов в сталелитейной промышленности.

Лазерные измерительные инструменты

Лазерный дальномер: Bosch GLM 50 C

Лазерные дальномеры также используются в нескольких отраслях, таких как строительство, ремонт и недвижимость в качестве альтернативы рулетка, и был впервые представлен Leica Geosystems в 1993 г. в Франция. Чтобы измерить большой объект, например комнату, с помощью рулетки, понадобится другой человек, который будет держать ленту у дальней стены и провести четкую линию, пересекающую комнату, чтобы натянуть ленту. Благодаря лазерному измерительному инструменту работу может выполнить один оператор, находящийся в зоне прямой видимости. Хотя рулетка обычно более точна, лазерные измерительные инструменты могут быть откалиброваны для обеспечения надежности при выполнении нескольких измерений. Лазерные измерительные инструменты обычно включают в себя возможность производить некоторые простые вычисления, такие как площадь или же объем комнаты, а также переключение между британскими и метрическими единицами измерения. Эти устройства можно найти в хозяйственных магазинах и на интернет-рынках.

Цена

Лазерные дальномеры могут отличаться по цене, в зависимости от качества и области применения изделия. Дальномеры военного уровня должны быть максимально точными, а также должны достигать больших расстояний. Это может превышать сотни тысяч долларов. В других областях гражданского применения, таких как охота или гольф, они более доступны и гораздо более доступны.[3]

Безопасность

Лазерные дальномеры делятся на четыре класса и несколько подклассов. Доступные потребителям лазерные дальномеры обычно являются лазерными. 1 класс или же 2 класс устройства и считаются относительно безопасными для глаз.[4] Независимо от степени безопасности, следует всегда избегать прямого зрительного контакта. Большинство лазерных дальномеров для военного использования превышают уровни энергии лазера класса 2.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Лазерный дальномер».
  2. ^ Finlayson, D.M .; Синклер, Б. (январь 1999 г.). Достижения в лазерах и приложениях. ISBN  9780750306324.
  3. ^ «Стоимость лазерного дальномера». ОптикаПланета. Получено 2017-04-11.
  4. ^ «Стандарты и классификации лазеров». www.rli.com. Получено 2017-04-11.

внешняя ссылка

СМИ, связанные с Лазерные дальномеры в Wikimedia Commons