كيفية اختيار أهداف القياس على أساس الانعكاس

تُستخدم أجهزة Laser Range و Lidars والأجهزة الأخرى على نطاق واسع في الصناعات الحديثة والمسح والقيادة ذاتية الحكم والإلكترونيات الاستهلاكية. ومع ذلك ، يلاحظ العديد من المستخدمين انحرافات كبيرة في القياس عند العمل في الحقل ، خاصة عند التعامل مع كائنات بألوان أو مواد مختلفة. غالبًا ما يرتبط السبب الجذري لهذا الخطأ ارتباطًا وثيقًا بانعكاس الهدف. سوف تتغذى هذه المقالة على تأثير الانعكاس على قياس المسافة وتوفر استراتيجيات عملية للاختيار المستهدف.

1. ما هو الانعكاس ولماذا يؤثر على قياس المسافة؟

يشير الانعكاس إلى قدرة السطح على عكس ضوء الحوادث ، وعادة ما يتم التعبير عنه كنسبة مئوية (على سبيل المثال ، يكون للجدار الأبيض انعكاسًا يبلغ حوالي 80 ٪ ، في حين أن المطاط الأسود لديه 5 ٪ فقط). تحدد أجهزة قياس الليزر المسافة عن طريق حساب الفرق الزمني بين الضوء المنعكس والانعكاس (باستخدام مبدأ وقت الرحلة). إذا كان انعكاس الهدف منخفضًا جدًا ، فقد يؤدي ذلك إلى:

- قوة الإشارة الضعيفة: إذا كان الضوء المنعكس ضعيفًا جدًا ، فلا يمكن للجهاز التقاط إشارة صالحة.

- زيادة خطأ القياس: مع ارتفاع التداخل في الضوضاء ، تنخفض الدقة.

- نطاق القياس المختصر: يمكن أن تنخفض المسافة الفعالة القصوى بأكثر من 50 ٪.

2. تصنيف الانعكاس واستراتيجيات الاختيار الهدف

بناءً على خصائص المواد الشائعة ، يمكن تصنيف الأهداف إلى الفئات الثلاث التالية:

① أهداف الانعكاس العالية (> 50 ٪)

- المواد النموذجية: الأسطح المعدنية المصقولة ، المرايا ، السيراميك الأبيض ، الخرسانة ذات اللون الفاتح

-المزايا: عودة إشارة قوية ، مناسبة لقياسات المسافات الطويلة (أكثر من 500 متر)

- سيناريوهات التطبيق: بناء المسح ، وفحص خط الطاقة ، ومسح التضاريس الطائرات بدون طيار

- ملاحظة: تجنب أسطح المرآة التي يمكن أن تؤدي إلى انعكاسات محددة (والتي قد تسبب اختلالا في البقعة).

② أهداف الانعكاس المتوسطة (20 ٪ -50 ٪)

- المواد النموذجية: الخشب ، طرق الإسفلت ، جدران من الطوب الداكن ، النباتات الخضراء

- التدابير المضادة:

تقصير مسافة القياس (الموصى بها <200m).

تمكين وضع الجهاز عالي الحساسية.

تفضل الأسطح غير اللامعة (على سبيل المثال ، مواد متجمدة).

③ أهداف الانعكاس المنخفضة (<20 ٪)

- المواد النموذجية: المطاط الأسود ، أكوام الفحم ، الأقمشة الداكنة ، المسطحات المائية

- المخاطر: قد تضيع الإشارات أو تعاني من أخطاء القفز.

- الحلول:

استخدم هدفًا عاكسًا (لوحات عاكس).

اضبط زاوية الإصابة بالليزر إلى أقل من 45 درجة (لتعزيز الانعكاس المنتشر).

اختر الأجهزة التي تعمل بأطوال موجية تبلغ 905 نانومتر أو 1550 نانومتر (لتحسين الاختراق).

3. استراتيجيات السيناريو الخاصة

① القياس المستهدف الديناميكي (على سبيل المثال ، المركبات المتحركة):

- تحديد أولويات لوحات ترخيص المركبات (مناطق الانعكاس العالية) أو أجسام السيارات ذات اللون الفاتح.

- استخدام تقنية التعرف على الصدى المتعددة (لتصفية التداخل المطر والضباب).

② المعالجة السطحية المعقدة:

- بالنسبة للمعادن ذات اللون الداكن ، قم بتطبيق الطلاء غير اللامع (والتي يمكن أن تحسن الانعكاس إلى 30 ٪).

- تثبيت المرشحات الاستقطابية أمام جدران ستارة الزجاج (لقمع الانعكاس الخاص بالمخاطر).

③ تعويض التداخل البيئي:

- تمكين خوارزميات قمع ضوء الخلفية في ظروف الإضاءة الساطعة.

- في المطر أو الثلج ، استخدم تقنية تعديل الفاصل الزمني للنبض (PIM).

4. إرشادات ضبط معلمات المعدات

- تعديل الطاقة: قم بزيادة قوة الليزر لأهداف الانعكاس المنخفض (ضمان الامتثال لحدود سلامة العين).

- استلام الفتحة: زيادة قطر العدسة المستقبلة (لكل مضاعفة ، يزيد كسب الإشارة أربعة أضعاف).

- إعداد العتبة: ضبط ديناميكي عتبة مشغل الإشارة (لتجنب التشغيل الخاطئ بسبب الضوضاء).

5. الاتجاهات المستقبلية: تكنولوجيا تعويض الانعكاسية الذكية

بدأت أنظمة قياس مسافة الجيل التالي في الاندماج:

- التحكم في الكسب التكيفي (AGC): التعديل في الوقت الحقيقي لحساسية الكاشف الضوئي.

- خوارزميات التعرف على المواد AI: مطابقة أنواع المواد باستخدام ميزات شكل الموجة الصدى.

- الانصهار متعدد الأطياف: الجمع بين بيانات الضوء المرئية والأشعة تحت الحمراء للحصول على حكم أكثر شمولاً.

خاتمة

إتقان خصائص الانعكاس هو مهارة أساسية لتحسين دقة القياس. من خلال اختيار الأهداف وتكوين الأجهزة بشكل صحيح بشكل صحيح ، حتى في سيناريوهات الانعكاس المنخفضة للغاية (أقل من 10 ٪) ، يمكن تحقيق دقة القياس على مستوى الملليمتر. مع تطور تقنيات التعويض الذكية ، ستتكيف أنظمة القياس المستقبلية "بذكاء" مع بيئات معقدة. ومع ذلك ، فإن فهم المبادئ الأساسية للانعكاسات سيكون دائمًا مهارة أساسية للمهندسين.