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我们的仪表为什么使用4-20mA作为信号源而不常使

日期:2019-10-15 23:05

  随着工业自动化升级,工业生产对精度、效率、可靠性等方面提出更高的要求。在这种大背景下,设备的性价比优势愈发明显,引进激光切割设备加工逐渐形成了技术更新换代的趋势。

  传统的金属加工工艺包括火焰切割、水切割、等离子切割等,这几种加工工艺在切割厚度,切割精度,冶金性能,生产效率等方面都各有特点,但也存在着加工效率低下、加工效果较差等问题。如今,光纤激光切割机凭借高效、高质、低成本的优势,逐渐替代传统工艺,成为金属加工中的首选工具。随着激光技术在制造业的不断应用,激光切割机将逐步取代冲床,未来光纤激光切割设备市场空间广阔。

  在工业生产中,工具的新旧交替代表的是技术的进步和生产效率的提升,除激光切割机以外,激光设备已经在各行业掀起工艺革命,如激光打码机替代油墨喷码机,激光焊接机替代传统焊接设备等。

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  对于工业生产而言,其工业控制系统的电源供应质量对企业生产与通讯的高效、可靠运行起着至关重要的作用。

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  对于室内场景,测试项目主要包括:无效点对比测试、墙面厚度对比测试、边缘效应对比测试等。无效点对比测试是将激光雷达放置于被测环境中,测试无效点所占百分比。墙面厚度对比测试是将激光雷达垂直于墙面并保持水平,统计激光雷达距墙面不同时墙面的点云分布,主要用于测试激光雷达的测量精度。边缘效应对比测试是将标定板部分靠在墙体上,观察未靠在墙壁部分的边缘的杂点数。

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  随着国内无人驾驶行业和国际浪潮一起井喷发展,国内也涌现出几家激光雷达厂商。其中以速腾聚创、北科天绘、镭神智能、思岚科技、禾赛科技等创业公司为代表的国产激光雷达产品逐渐获得市场认可,并在智能汽车中使用。但相比国际领先产品,如Velodyne,国产激光雷达在精度、稳定性上还有差距,主要以价格优势抢占市场。国产激光雷达厂商在原理技术和生产工艺上仍需跟上国际步伐。

  其应用形式分为地基(Ground-based)和机载(Air-borne)两种。激光雷达在地面时,首先可利用大气的反向散射可直接测量云粒子和气溶胶的分布情况,其次在特殊的波长和偏振下还可测得风场或卷云冰晶的状态,另外通过测量反向散射光的频率可测得光束方向上的温度和风速。而机载激光雷达通常采用差分吸收法,将波长调制到待测气体成分的激光吸收线,利用两个或多个间隔相近的波长来分解地面的表面反射率以及其他传输损耗,测量出地面对不同激光波长的表面反射率,从而确定对应的气体成分在大气中的混合比,常用于测量二氧化碳、甲烷、臭氧等气体。

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  基于三角测量法激光雷达由激光发射器和接收器两部分组成,其中接收器一般采用线性CCD或线性CMOS,接收器可看作小孔成像模型。发射器发出激光,当光束到达物体表面后发生反射,反射光束再被接收器捕获。发射器与接收器之间存在一定间隔,称之为基线长度。基线长度的存在使得当物体与激光雷达的距离改变时,接收器内部CCD接收到激光光束的位置点也随之改变。该类型的激光雷达可以根据三角公式,计算出观测物的距离。

  激光雷达在智能汽车的辅助驾驶和安全保障上有大量应用,包括自动泊车系统、自动巡航系统、紧急制动辅助系统、无人驾驶系统等。在自动泊车系统中,激光雷达被安装于车顶或车身四周,用于检测停车位位置、感知周围车辆等障碍物,为车辆控制决策系统提供环境输入。在无人驾驶系统中,需要融合多种传感器的数据来实现环境感知,而激光雷达在其中提供着重要且详细的环境信息,用于自动驾驶车辆的高精三维地图构建。

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  根据原理图可知基线长s,与发射器Laser光轴夹角为β,观测物Object与基线距离q。接收器满足小孔成像模型,镜头与CCD芯片的焦距为f0线性CCD中点为o,反射光轴在CCD上投射点与o距离为x。则有:

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  ToF是一种利用光飞行时间的光学测距方式,大量应用于激光雷达、深度摄像头等三维深度感知传感器上。ToF激光雷达主要由发射器、接收器、高精度计时器组成。激光发射器发射出已调制的激光光束,光束到达观测物表面并反射回接收器。ToF激光雷达的原理图如图2所示,ToF激光雷达虽然体积小、抗干扰性强,但是其测量分辨率受计时器计时精度限制,且功耗较大。

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  激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)是一种环境感知传感器,是雷达技术与激光技术的结合。由于激光本身具有单色性好、亮度高、分辨率高、灵敏度高等良好特性,这使得以激光为载波的激光雷达具有距离分辨率高、速度分辨率高、抗干扰能力强、体积小且不受无线电波干扰等环境感知优势。因此激光雷达在环境建模、物体检测识别、环境勘探测量等领域得到广泛应用。并且相比于传统微波雷达,在提供更强大感知性能前提下,体积更小质量更轻,在市场化产品的应用上优势显著。

  激光雷达在自动驾驶领域的快速发展快速应用,然而目前市场尚未存在针对激光雷达测试的统一标准。各大厂商在发布自家车载激光雷达产品的同时,均给出自家产品相关的测试数据文档。结合各大厂家测试报告的内容,激光雷达测试项目可划分为室外场景和室内场景两大主要方面。

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