Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 22
Получился лазерный микрофон как в джеймсобондах всяких ) круто
Кстати, в роботах пылесосах Neato лазерный дальномер работает по такому же принципу. Только он там еще и вращается, измеряя вокруг себя расстояния на 360гр.
Насчет такой потрясающей точности, что видно вибрацию трансформатора. Мне кажется, тут дело в эффекте лазерных спеклов. Даже малейшее движение изменяет интерференционную картину лазерного пятна. Это и детектируется дальномером. Но такие измерения имеют шумовую природу, т.е. по ним нельзя сказать, на сколько микрон сдвинулся объект в абсолютных расстояниях, но если преобразовать их в звук, то получим колебания объекта.
Насчет такой потрясающей точности, что видно вибрацию трансформатора. Мне кажется, тут дело в эффекте лазерных спеклов. Даже малейшее движение изменяет интерференционную картину лазерного пятна. Это и детектируется дальномером. Но такие измерения имеют шумовую природу, т.е. по ним нельзя сказать, на сколько микрон сдвинулся объект в абсолютных расстояниях, но если преобразовать их в звук, то получим колебания объекта.
Вы описываете Лидар.
Кстати, в роботах пылесосах Neato лазерный дальномер работает по такому же принципу. Только он там еще и вращается, измеряя вокруг себя расстояния на 360гр.
Я даже делал аналогичный дальномер.
Я все же думаю, что датчик измеряет расстояние, используя законы геометрической оптики, т.е. он не использует спеклы.
Он и не "использует" спеклы, они возникают из-за самой природы источника света и здорово, кстати, в подобных датчиках мешают. Вплоть до необходимости введения в оптический путь специальной вибрирующей пластинки которая подавляет интерференционную картину (точнее "размазывает" ее, смешивая много разных картин)
Я имел в виду, что конкретно этот датчик, скорее всего, все же "честно" использует законы геометрической оптики при измерении вибрации, и не реагирует на спеклы (просто чувствительности линейки не хватает, чтобы их замечать).
Но с тем, что они могут мешать, я полностью согласен, и идея с вибрирующей пластинкой действительно интересная.
Но с тем, что они могут мешать, я полностью согласен, и идея с вибрирующей пластинкой действительно интересная.
Датчик реагирует на максимум светового пятна, используя субпиксельную точность. Спеклы смещают максимум пятна туда-сюда. Немного, но это позволяет увидеть те самые микронные перемещения.
Просто измерьте амплитуду вибраций трансформатора, которую выдает вам датчик и сравните её с реальным смещением. Уверен, она будет намного больше реальной. Это также можно проверить, направив луч на торец микрометра.
Также можно соорудить вместо лазера светодиодный прожектор, сфокусировав его свет в точку, размером с луч лазера. Спеклов не будет. И той самой гигантской точности тоже не будет, хотя в целом триангуляционный принцип остался тем же.
Просто измерьте амплитуду вибраций трансформатора, которую выдает вам датчик и сравните её с реальным смещением. Уверен, она будет намного больше реальной. Это также можно проверить, направив луч на торец микрометра.
Также можно соорудить вместо лазера светодиодный прожектор, сфокусировав его свет в точку, размером с луч лазера. Спеклов не будет. И той самой гигантской точности тоже не будет, хотя в целом триангуляционный принцип остался тем же.
очень интересная статья. по поводу импульсного режима — имхо он там сделан для синхронного детектирования, что очень сильно повышает соотношение сигнал/шум. сам не использовал, но если верно понимаю — считываете линейку с выключенным лазером, потом со включенным. из второго результата вычитаете первый, получаете чистый сигнал.
Изначально я тоже думал, что в родная прошивка так и делает, но как я уже заметил в статье, скорость АЦП, допускаемая по даташиту, не позволяет реализовать скорость измерения 50 KSPS, которые заявляет производитель.
А в случае использования синхронного детектирования нужно либо в 2 раза увеличивать тактовую частоту линейки и АЦП, или уменьшать число измерений в секунду, так что в родной прошивке при указанной скорости реализовать синхронное детектирование проблематично (на более низких скоростях измерения — реально).
Так что импульсный режим там скорее всего — просто для увеличения скорости измерений (увеличивая мощность лазера, можно уменьшить время экспозиции).
А в случае использования синхронного детектирования нужно либо в 2 раза увеличивать тактовую частоту линейки и АЦП, или уменьшать число измерений в секунду, так что в родной прошивке при указанной скорости реализовать синхронное детектирование проблематично (на более низких скоростях измерения — реально).
Так что импульсный режим там скорее всего — просто для увеличения скорости измерений (увеличивая мощность лазера, можно уменьшить время экспозиции).
Каков теоретический/практический предел максимального расстояния, которое можно измерить этим датчиком? Как я понимаю, все зависит от используемой оптики и согласования оптики с лазерным диодом?
Можно ли использовать этот девайс, чтобы почувствовать себя героем шпионского фильма, или отражающей способности оконного стекла недостаточно, чтобы воспринять его колебания и преобразовать их в звук? ;)
Можно ли использовать этот девайс, чтобы почувствовать себя героем шпионского фильма, или отражающей способности оконного стекла недостаточно, чтобы воспринять его колебания и преобразовать их в звук? ;)
Действительно, все характеристики таких дальномеров зависят от базового расстояния (расстояния между объективом и лазером), фокусного расстояния объектива, и параметров светочувствительной линейки.
Но я сильно сомневаюсь, что триангуляционный дальномер в таком виде можно использовать для "снятия" звука с окон. Там либо используется интерференционные методы (с сопутствующими ими сложностями) либо тот же триангуляционный принцип, но базовое расстояние делается очень большим (десятки метров, то есть лазер и приемник света разносятся по разным квартирам).
Но я сильно сомневаюсь, что триангуляционный дальномер в таком виде можно использовать для "снятия" звука с окон. Там либо используется интерференционные методы (с сопутствующими ими сложностями) либо тот же триангуляционный принцип, но базовое расстояние делается очень большим (десятки метров, то есть лазер и приемник света разносятся по разным квартирам).
Спасибо за статью! Кстати, микросхема ПЛИС называется Spartan, поправьте пожалуйста.
Крутое исследование, но статья не набрала и 50 плюсов и просмотров маловато. Что то здесь не так.
Еще не вечер — вчера только вышла. Но работа колоссальная и автор профи. Такой дальномер с нуля разработать было бы пожалуй проще.
Такой дальномер с нуля разработать было бы пожалуй проще.
Я уверен, что в реальности логика работы дальномера значительно сложнее, чем то, что я описал в статье. Разработчики не зря использовали ASIC, в ней, скорее всего, находится некий процессор, обрабатывающий данные с линейки. Алгоритмы поиска центра тяжести там посложнее, чем у меня в статье — в каталоге этих дальномеров явно упоминались различные программные методы подавления переотражений, работы со стеклянными пластинками, и прочее. Перевод в расстояние там, скорее всего, так же производится внутри ASIC. И ASIC также одновременно управляет мощностью лазера, временем импульса, и коэффициентом усиления.
Да и до заявленных производителем характеристик мне дойти не так и не удалось.
Я так и не понял какое разрешение получилось? 10мкм?
Если судить по энкодеру, то абсолютная погрешность вышла 0.03мм, но я не очень то уверен в самом энкодере. Калибровка тоже была проведена довольно грубо, так что ошибка могла возникать на этапе вычисления расстояния. Разрешение самого датчика получилось выше, около +-0.01мм (на видео видно, что последний знак расстояния «дрожит»).
Между прочим, производитель заявляет для датчика точность 2 мкм, но в сноске мелким шрифтом пишет — при усреднении по 4096 точкам.
Между прочим, производитель заявляет для датчика точность 2 мкм, но в сноске мелким шрифтом пишет — при усреднении по 4096 точкам.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Реверс-инжиниринг лазерного датчика расстояния