Лазерный дальномер: как выбрать, как пользоваться, принцип работы, обзор моделей, характеристики, рейтинг
Появление новых электрических приборов существенно облегчает жизнь и ускоряет многие производственные процессы. Для определения величин, показывающих расстояние до удаленных объектов, применяют лазерный дальномер. Как выбрать этот прибор, который может быть снабжен множеством дополнительных операций и, соответственно, иметь большую или меньшую стоимость? Чтобы избежать ненужных финансовых затрат, необходимо определить цели, для осуществления которых планируется использовать данное устройство.
Лазерный дальномер находит применение как в быту, так и в научной и профессиональной деятельности. Данное устройство востребовано в таких областях, как строительство, военное дело, топографическая съемка. При помощи компактного прибора можно достичь точности измерений на относительно малых и чрезвычайно больших расстояниях. Погрешность этих устройств очень низкая, колеблется от 1,5 до 3 мм. Но прежде чем сделать выбор, необходимо определиться с теми задачами, которые планируется решать, используя данный измерительный прибор, так как цены существенно отличаются в зависимости от функционала.
Принцип работы лазерного дальномера
Действие данного прибора основано на свойствах светового потока. По принципу работы лазерные дальномеры подразделяются на два вида: импульсные и фазовые. Сфера применения данных устройств также определяется этими характеристиками.
Импульсные лазерные дальномеры
Первая категория является дорогостоящей и находит свое применение в промышленности. Принцип действия данных приборов основан на обнаружении объектов путем направления коротких импульсов и принятия отраженного сигнала. Зная постоянную величину скорости света и время его прохождения до объекта, можно определить величину длины пути до него.
Такие устройства обладают большой мощностью, поэтому применяются для определения величин в диапазоне от одного до сотни тысяч километров.
Применяются данные приборы для нахождения местоположения, определения скорости и ориентации объектов в астрономических исследованиях, в геодезии, судоходстве, военных действиях.
Фазовые лазерные дальномеры
Вторая категория измерительных лазерных устройств работает на основе изменения параметров колебания светового потока после отражения его от предмета. Лазерные устройства излучают сигналы, имеющие частоту приблизительно 500 МГц. Отражающийся импульс принимается фотоприемником. Длина пути до объекта определяется путем расчета разницы между начальной и конечной фазами полученного сигнала.
Применяются данные приборы в быту и на производстве для определения небольших расстояний, не более одного километра. Это строительство, робототехника, геодезические расчеты.
Фазовые дальномеры используются на строительных объектах в виде лазерной рулетки.
Технические характеристики
Для того чтобы выбрать лазерный дальномер, как и любой другой прибор, необходимо обратить внимание на его параметры.
- Одной из главных характеристик является диапазон измерений. Во многих случаях требуется определять расстояния не более 100 метров.
- Точность измерения определяет допустимую погрешность. Она колеблется от 1,5 до 3 мм.
- Питание лазерных дальномеров может осуществляться от элементов АА или ААА («пальчиковые» или «мизинчиковые» батарейки) либо при помощи стандартного USB-провода.
- Масса лазерных измерительных приборов не превышает 150 грамм.
- Степень защиты от пыли и влаги имеет значение при наружных работах, когда приходится иметь дело с погодными условиями. Обозначается: IP 54. Первая цифра показывает степень защиты от пыли, вторая — от влажности. В данном случае мы имеем средние показатели. При небольшом дожде и некоторой запыленности прибор будет работать без сбоев. Не следует допускать лишь полного погружения в воду или грязь.
Дополнительные функции
- Подсветка дисплея — встречается не во всех моделях. Эта функция необходима при работах, когда имеют место плохие погодные условия или невозможность приблизиться к предметам и конструкциям, поэтому является немаловажным параметром.
- Программное обеспечение для взаимодействия с устройствами, обладающими функцией Bluetooth для передачи данных. Это необходимо, если нужно сохранять большое количество информации. Данная функция позволяет работать быстро и эффективно, экономя время.
- Функция нахождения площади есть во многих моделях. Она дает возможность обходиться без калькулятора. Прибор после замера длины и ширины поверхности самостоятельно вычисляет ее площадь.
- Функция определения объема выполняется аналогично предыдущей (предварительно измеряется еще и высота).
- Уровень — данная функция позволяет определять отклонение плоскости по горизонтали и по вертикали.
- Угломер — возможность расчета площади треугольника и его углов. В данном случае предварительно измеряются три стороны геометрической фигуры. Этой функцией хорошо пользоваться, когда вы имеете дело с нестандартными помещениями.
- Возможность непрерывного измерения — прибор работает как рулетка. Чтобы измерить расстояние, необходимо отходить от нужного объекта, и прибор показывает расстояние. Эта функция обеспечивает комфортную и эффективную работу. Такое устройство называют лазерной рулеткой.
- Возможность вычисления параметров путем замера угла наклона обеспечивает расчет величин независимо от наличия различных препятствий между объектом и устройством. Лазерным дальномером пользуются как вычислительным прибором. Его необходимо направить на самую верхнюю точку конструкции, затем нажать необходимую функцию и получить расчет расстояния до него. Это осуществляется путем замера длины гипотенузы и верхнего угла треугольника.
- Многие лазерные дальномеры позволяют делать разметку.
- В некоторых моделях есть компас для определения направлений.
- Интересной функцией является звуковое сопровождение.
- Некоторые приборы позволяют найти максимальное и минимальное расстояние до объекта.
- Существует также встроенная так называемая «функция маляра». Она измеряет и высчитывает площади всех стен в помещении.
Определив для себя функции, необходимые именно вам, можно творчески подойти к вопросу, как выбрать лазерный дальномер.
Обзор наиболее востребованных лазерных дальномеров
Существует множество разновидностей подобных измерительных приборов. Каждый из них по-своему полезен и востребован. Как выбрать лазерный дальномер? Рассмотрим некоторые модели ADA Cosmo.
ADA Cosmo MINI А00410 — лазерная рулетка
Это компактный прибор, который имеет минимальное количество функций, но их вполне достаточно для замеров и вычислений.
Он является отличной альтернативой обычной рулетке и подойдет при осуществлении отделочных и столярных работ, при установке окон. Это компактное и легкое устройство, которое можно использовать и на стройплощадке и в быту.
Bosch GLM 40 Professional 0.601.072.900
Это хорошее решение для профессионалов. Лазерный дальномер Bosch GLM 40 Professional пользуется хорошей популярностью у представителей строительных профессий.
Прибор помогает измерять длину, вычислять площадь, рассчитывать объем. Он имеет надежный ударопрочный корпус. Произведенные измерения выводятся на 3-строчный дисплей с подсветкой. Модель запоминает последние 10 вычислений.
Лазерный дальномер Ryobi PhoneWorks RPW-1000
Данный прибор поможет измерить длину, объем, площадь. Есть функция совмещения результатов с изображением. Экран у прибора сенсорный. Есть клипса для крепления к телефону и индикатор уровня. Посмотрев видеоклип, можно получить полное представление о функционале данного прибора и понять, как пользоваться лазерным дальномером.
Лазерный дальномер Metabo LD 60
Данный прибор обеспечивает скорость измерения и легкость управления. Основные технические характеристики прибора представлены в таблице ниже.
Лазерный дальномер AEG LMG50 447680
Прибор обеспечивает профессиональный уровень точности.
Основные преимущества данной модели:
- работа в режиме непрерывного измерения;
- возможность сохранения до 20 результатов во внутренней памяти;
- автоопределение наибольшего и наименьшего значения.
Устройство обеспечено резиновым покрытием корпуса.
Лазерный дальномер ADA Cosmo 100
Прибор имеет функцию уклономера и измеряет расстояния в диапазоне — 100 м. Он обладает функциями: сложение/вычитание, вычисление площади, сложение/вычитание площадей, вычисление объема, косвенное измерение. Имеет функцию автоматического отключения, которая срабатывает после трех минут бездействия. Срок службы рассчитан на 5000 и более измерений. К основным преимуществам относятся:
- возможность измерения недоступных отрезков;
- наличие таймера измерения;
- использование трех точек для начала отсчета.
Лазерный дальномер Leica Disto D110
Устройство имеет встроенный Bluetooth Smart technology. Данные с лазерного дальномера передаются на Android, Windows, iOS. Посредством приложения Leica Disto (поставляется бесплатно) информация Leica Disto D110 позволяет создавать эскизы, поэтажные планы и другие документы с точными данными измерений.
Прибор имеет удобную конструкцию с клипсой для кармана.
Лазерный дальномер Bosch GLM 100 C
Прибор позволяет производить измерения с точностью до 1,5 мм под любым углом. Благодаря наклонному датчику на 360° и системе управления существует возможность измерять расстояния, высоту, ширину и длину объекта, а также вычислять его площадь и объем.
Диапазон измерений лазерного дальномера Bosch GLM 100 C — до 100 метров. Точность прибора составляет 1,5 мм. Увеличенный объем памяти позволяет производить до 50 измерений.
Устройство имеет защиту от пыли и влаги: IP 54. Это означает, что пыленепроницаемость прибора средняя (первая цифра — 5), частицы пыли могут попадать под корпус, но бесперебойной работе прибора ничего не угрожает. Цифра 4 показывает степень защиты от влаги. Поскольку этот показатель также близок к среднему, можно предположить, что работа под дождем допустима, но полное погружение в воду приведет к выходу прибора из строя.
Наличие базового бесплатного программного обеспечения позволяет подключать устройства с функцией Bluetooth для передачи и хранения данных.
Весит прибор всего 0,14 кг. Зарядка устройства осуществляется при помощи стандартного кабеля microUSB.
Сравнение параметров измерительных приборов
Обзор лазерных дальномеров по их основным характеристикам позволяет сделать правильный выбор. Наглядно это можно увидеть в таблице, представленной далее.
Выбирая нужный диапазон измерений и рассмотрев описание подходящих по этому параметру приборов, можно определиться с выбором.
Иногда дополнительные функции могут существенно увеличить стоимость. Следовательно, не стоит торопиться. Необходимо внимательно изучить все параметры.
Одним из первым в рейтинге лазерных дальномеров несомненно является ADA Cosmo MINI А00410. Этот бюджетный вариант идеально подходит для решения бытовых задач. Более дорогая модель ADA Cosmo 100 станет отличным выбором для профессионала. Нельзя также оставить без внимания лазерные дальномеры Bosch. Различные их модификации не перестают удивлять.
Сравнительная таблица показывает основные характеристики лазерных дальномеров и поможет принять правильное решение.
При использовании любых измерительных приборов необходимо помнить о том, что со временем они могут давать погрешность. Для того чтобы избежать ошибок, необходимо своевременно производить поверку лазерного дальномера.
Есть множество компаний, которые осуществляют эту процедуру. Цены на поверку лазерных дальномеров колеблются в пределах 2000-3000 рублей. Также можно заказать калибровку, которая обойдется раза в два дешевле. Выполняется данная операция в течение недели.
Инструкция на русском для лазерных дальномеров SNDWAY
Используя прецизионную лазерную технологию, комплект лазерного дальномера SNDWAY обеспечивает быстрые, легкие и точные измерения.
Карманный дальномер, удобный инструмент измерения длины, площади и объема в метрических единицах, а также в дюймах и футах. Карманный дальномер удобен для переноски размеров.
Компактный лазерный измерительный инструмент измеряет и отображает длину; вычисляет и отображает площадь; и отображает постоянно обновляемые измерения, когда вы перемещаете его к цели или от нее.
Инструкция для лазерных дальномеров SNDWAY
Идеально подходит для ремонтных работ, внутренней отделки, реконструкции, настенных и напольных покрытий, оценки недвижимости. Лазерный дальномер — это быстрый, простой и точный способ измерения, даже на расстоянии пешей прогулки.
SNDWAY New arrive лазерный дальномер имеет следующие особенности:
1.Параметры единицы измерения: м / фут / дюйм
2. 30 единиц хранения данных
3. Высокая точность, 2.0 мм, и широкий спектр измерения: 40м/50м/70М/100м/120 метров — по выбору марки прибора.
4. Установите передний / задний бенчмарк.
5. Большой ЖК-дисплей с подсветкой.
Инструкция для лазерных дальномеров SNDWAY.
Инструкция для лазерных дальномеров SNDWAY Инструкция для лазерных дальномеров SNDWAY Инструкция для лазерных дальномеров SNDWAY Инструкция для лазерных дальномеров SNDWAY Инструкция для лазерных дальномеров SNDWAY Инструкция для лазерных дальномеров SNDWAY Инструкция для лазерных дальномеров SNDWAY Инструкция для лазерных дальномеров SNDWAY Инструкция для лазерных дальномеров SNDWAY
Лазерный SNDWAY дальномер 120 м 100 м 40 м электронная рулетка, цифровая рулетка.
Прибор можно приобрести на Аliexpress по ссылке: https://s.click.aliexpress.com/e/_ASnXE3
Инструкция на русском для лазерных дальномеров SNDWAY
Проектно-конструкторская часть
Технические характеристики разработанного лазерного сканирующего дальномера
Для реализации SLAMнеобходима аппаратная база. В совместной работе кафедры «Мехатроника и Робототехника» с предприятием ОАО «Восход КРЛЗ» был разработан сканирующий лазерный дальномер. Трехмерная модель сканера приведена на рисунке (Рисунок 3).
Тип лазера: Импульсный;
Мощность лазерного излучения: 75 Вт в импульсе;
Угол сканирования: 90 0 ;
Высота плоскости сканирования относительно основания: 140 мм;
Количество точек в одном скане: 5000 точек;
Максимальное измеряемое расстояние: 31 м;
Погрешность измерений: до ±2% от измеряемого расстояния;
Напряжение питания: 12 В;
Ток потребления: 0.9 А;
Рисунок 3 – Трехмерная модель сканера
Структурная схема сканирующего лазерного дальномера
Техническое задание было сформировано предприятием ОАО «Восход КРЛЗ».
Основные положения ТЗ:
Дальномер должен работать на основе импульсного метода дальнометрирования;
Отказ от использования дорогостоящих ПЛИС схем;
В качестве лазерного диода использовать SPL_PL90_3 фирмы изготовителя OSRAM;
По возможности использовать компонентную базу производимую предприятием заказчиком
Во ходе работы была разработана структурная схема сканирующего лазерного дальномера (Рисунок 4).
Рисунок 4 – Структурная схема дальномера
Во избежание передачи электромагнитных помех от схемы запуска лазера в фотоприёмное устройство, и повышения точности измерений, было решено разделить питание лазерного излучателя от питания остальной схемы [9].
Разработка сканирующего лазерного дальномера разделилась на этапы:
Разработка электронных схем
Разработка фотоприёмного устройства;
Разработка лазерного излучателя;
Разработка генератора стартового импульса;
Разработка вычислительного блока;
Разработка блока питания;
Разработка механики лазерного сканирующего дальномера
Разработка электронных схем
Разработка фотоприёмного устройства
Для того чтобы принять отраженный от объекта сигнал необходимо фотоприёмное устройство (ФПУ). Оно включает в себя линзу, оптический фильтр, корпус, фотодиод, схему усиления сигнала (Рисунок 5), и компаратор. Максимальная дальность сканирования в первую очередь зависит от ФПУ и уже потом от мощности лазера [10].
Рисунок 5 – Первый каскад усилителя
В схеме используется фотодиод КОФ137В производства КРЛЗ «Восход», он имеет следующие характеристики:
Чувствительность: 0,75 А/Вт;
Темновой ток: 10 нА;
Чувствительность отражает изменение электрического состояния на выходе фотодиода при подаче на вход единичного оптического сигнала. Количественно чувствительность измеряется отношением изменения электрической характеристики, снимаемой на выходе фотоприёмника, к световому потоку или потоку излучения, его вызвавшему.
В физикеиэлектроникетемновым током называют малыйэлектрический ток, который протекает пофотодиоду, в отсутствии падающихфотонов. Физической причиной существования темнового тока являются случайные генерацииэлектроновидыроквp-n слоеустройства, которые затем начинают упорядоченно двигаться за счет сильногоэлектрического поля. Темновой ток — один из главных источников шума [11].
Усилитель представляет собой 3 каскада выполненных на ОУ ADA4817-1, технические характеристики которого приведены в [12]. Первый каскад является преобразователем ток-напряжение с коэффициентом усиления 2400. Второй и третий каскады – это одинаковые усилители с коэффициентом усиления 10 (Рисунок 6).
Рисунок 6 – Второй и третий каскады усиления
Одним из важнейших расчетов фотоприёмного устройства является энергетический расчет.
У любого фотоприёмника, помимо темнового тока фотодиода, есть шумовой ток, зависящий от полосы пропускания, который рассчитывается по формуле:
(6)
Исходя из формулы (6) шумовой ток прямо пропорционален корню квадратному из полосы пропускания фотоприёмника.
Для нахождения шумового тока рассчитаем полосу пропускания фотоприёмника. Резистор и конденсатор в обратной связи представляют собой фильтр верхних частот, а в паре с обвязочным конденсатором этот резистор образует фильтр верхних частот. Для расчета частоты среза RC-фильтров применяют формулу:
(7)
Используя формулу (7) найдем верхнюю и нижнюю границу полосы пропускания фотоприёмника:
(8)
(8)
Зная значения верхней и нижней границы можно рассчитать полосу пропускания:
(10)
Подставляя значение, полученное в (10), в формулу (6) рассчитаем величину шумового тока:
(11)
Для того чтобы определить полезный сигнал на фоне шумов, он должен быть в 5–10 раз больше чем сумма темнового тока фотодиода и шумового тока приёмника [13]. Зададимся значением полезного сигнала, величиной 3 мкА. Исходя из чувствительности фотодиода, определим мощность оптического излучения, которое должно попадать на него для генерации тока равного 3 мкА:
(12)
Фотоприёмное устройство, помимо фотодиода и схемы усиления, содержит в своём составе оптическую систему, включающую в себя линзу диаметром 30 мм и фокусным расстоянием 51 мм, и оптический фильтр, пропускающий только излучение с длинной волны 905 нм. Оптический фильтр необходим для уменьшения влияния засветки на фотодиод. Он расположен между линзой и фотодиодом, при его установке необходимо учитывать что фокусное расстояние увеличится на величину равную толщине фильтра. Это происходит потому, что свет распространяется в фильтре параллельными лучами.
Для того чтобы определить максимально возможное расстояние, на котором полезный сигнал будет различим на фоне шумов, проведем энергетический расчет. Лазерный луч, попадая на объект, отражается от него в виде полусферы, и в результате не все излучение попадает на фотоприёмник (Рисунок 7).
Рисунок 7 – Отражение лазерного луча от объекта сканирования. 1 – ФПУ; 2 – лазерный излучатель; 3 – объект сканирования.
Конус, образующийся площадью линзы фотоприёмника и расстоянием до объекта сканирования, называется зрительным углом. Он определяет ту мощность, которая непосредственно попадет на ФПУ. В этом и заключается цель энергетического расчета фотоприёмника.
(13)
– мощность лазерного излучения (для SPLPL90_3 ); D – диаметр линзы ФПУ (D=30 мм);r – расстояние до объекта.
Преобразовав формулу (13), выведем r:
(14)
Подставив значения в формулу (14) получим максимальное расстояние которое возможно измерить:
(15)
Значение полученное в выражении (15) является идеальным, в реальности же большинство объектов поглощают часть излучения. Для объектов, с отражательной способность 18%, максимальное расстояние будет равно:
(16)
ФПУ включает в себя компаратор, необходимый для получения логического сигнала. В схеме используется компаратор ADCMP600, технические характеристики которого приведены в [14] (Рисунок 8).
