Toutes les conceptions publiées pour la mesure de la distance laser du temps de vol

Quelqu'un a-t-il des références / exemples de circuits détaillés pour les mesures de distance laser à temps de vol - schémas, annexes, etc.?

laser distance

— mikeselectricstuff
source

Oh wow. RF Engineering nous voici!

— Connor Wolf

Je m'intéresse aux distances dans la plage de 1 à 5 mètres - j'ai vu quelques astuces pour la conversion de la largeur d'impulsion en tension, mais pas de schémas complets. Les bandes passantes GHz ne sont pas nécessaires car vous regardez les changements dans le retard du front d'impulsion. Vous pouvez acheter des mètres à ruban laser portables qui ont une précision de ~ 2 mm pour 100 $, et je doute un peu qu'ils contiennent des composants électroniques à 300 GHz.

— mikeselectricstuff

Tous les mètres à ruban portatifs que vous trouvez couramment sont des mètres à ruban sonar avec un pointeur laser collé dessus.

— Connor Wolf

Oh, c'est OT, mais le lien de votre page Web de profil utilisateur est mal orthographié, mikeselectricstuff. (Ans je ne trouve aucun moyen d'envoyer un PM)

— Connor Wolf

Il est très probable que toute solution pour ce genre de chose utilise l'interférométrie. Si je comprends bien, la plupart des systèmes de mesure de "temps de vol" à courte distance modulent en fait le laser à une fréquence élevée et utilisent la différence de phase générée par la période de temps nécessaire au laser pour parcourir la distance afin de calculer comment loin l'objet est loin.

— Connor Wolf

Réponses:

Je me suis également demandé comment fonctionnaient ces appareils abordables.

À la recherche d'un «brevet de mesure de distance au laser», je suis tombé sur: http://www.freepatentsonline.com/3733129.html . Notez que ce brevet a déjà été déposé en 1973, donc je pouvais imaginer que les appareils de mesure de distance laser d'aujourd'hui utilisent une autre méthode.

D'après ce que j'ai compris, ceci utilise la cible comme l'un des réflecteurs de la cavité laser et module ensuite le laser en essayant de trouver une fréquence de résonance qui semble être liée à la longueur d'onde d'une onde électromagnétique avec cette fréquence (par exemple 1 mètre semble correspondent à 150 MHz, ce qui le ramène à une gamme de fréquences plus «gérable»).

Je dois admettre que je n'ai pas bien compris les détails du résumé du brevet.

Je ne suis pas convaincu cependant de la façon dont cela fonctionne réellement avec les «surfaces du monde réel» ... Je pense que par exemple une surface de mur seule n'est pas suffisamment réfléchissante pour garder le système laser.

EDIT: J'ai trouvé une autre page ici: http://www.acuitylaser.com/resources/principles-measurement.shtml . En regardant la section "Temps de vol", ils sont un peu plus spécifiques: la lumière laser réfléchie est focalisée sur une diode lumineuse dont le signal (inversé) est ensuite utilisé pour moduler le laser. Cela formera un oscillateur. Le déphasage est déterminé par la distance à mesurer (en dehors des retards fixes à l'intérieur de l'appareil), donc la fréquence de cet «oscillateur» est déterminée par la distance et peut être mesurée.

(Encore une fois, le temps qu'il faut pour se rendre à un objet, par exemple à 1,5 m de distance et en arrière, est de 3 m / 3E8 m / s = 10 n, ce qui correspond à une fréquence d'oscillation de 100 MHz).

— Andre Holzner
source

Je pense que vous constaterez que le composant 150 MHz ne fait pas partie du laser en tant que tel. Apparemment, la puissance de l'ensemble du laser est modulée à cette fréquence, et l'idée est de traiter le chemin optique comme une ligne à retard, et d'utiliser ce retard pour définir une fréquence d'oscillation. Mort intelligent. Un objet à 1 m de distance donne 6,667 ns de retard, 150 MHz. Un objet 2 mm plus loin, 6 680 ns ou 149,7 MHz. Essayer de mesurer le temps de vol réel nécessiterait une électronique de haute performance, mais transformez la chose en oscillateur, et vous pouvez facilement distinguer 149,7 MHz de 150 MHz. Brillant!

— JustJeff

Fondamentalement, tout ruban à mesurer "laser" que vous achetez chez Home Depot est en fait un ranger sonar à ultrasons avec un pointeur laser collé dessus.

— Connor Wolf

Oui - il y a beaucoup d'ultrasons bon marché avec des pointeurs, mais à environ 100 $, il y en a de vrais laser, par exemple de Bosch. Je viens d'acheter un Ebay pour enquêter.

— mikeselectricstuff

lucidscience.com/pro-laser%20spy%20device-1.aspx

— tyblu

Wow, ce lien scientifique lucide a la théorie du fonctionnement complètement fausse. la vitre de fenêtre est la modulation de la lumière laser réfléchie. C'est à peu près juste un photophone mais avec un laser au lieu du soleil. Le mouvement de la vitre module en amplitude la lumière laser reçue.

— akohlsmith

Contactez Maxim-IC et demandez leur numéro de livre blanc "HFRD40". Il décrit un télémètre laser utilisant le temps de vol. Simple à construire. Il utilise essentiellement un convertisseur temps-tension (charge un capuchon) pour mesurer le TOF d'un tas d'impulsions laser (pour faire la moyenne du bruit) puis utilise un ADC pour mesurer la tension sur le capuchon. Leur livre blanc a une conception complète. Ils m'ont envoyé une de leurs unités de test il y a quelque temps, car je cherchais à en construire une pour un système de lidar à balayage, mais j'ai manqué de temps. Vous pouvez voir plus de discussion ici: http://forums.trossenrobotics.com/showthread.php?t=4357

— gallamine
source

Hum ... vraiment cool!?

— tyblu

Cette technique fonctionne également pour la portée de tir unique.

— Tim Williscroft

Merci - finalement obtenu ce document de Maxim. Il est basé sur leur puce MAX3806. Toujours assez complexe, et utilise des impulsions laser IR très courtes de 5 watts (!). J'étais principalement intéressé par le front-end Rx, c'est donc un point de départ utile. Comme je ne suis intéressé que par des gammes plus courtes, je me demande si une approche plus simple est possible en plaçant le chemin TOF dans la boucle d'un amplificateur, pour le faire osciller à une fréquence proportionnelle au TOF.

— mikeselectricstuff

Le doc Maxim fait également référence à cet article académique qui semble intéressant: herkules.oulu.fi/isbn9514269667/isbn9514269667.pdf

— mikeselectricstuff

Oui, je suis le gars qui travaille chez Maxim qui gère ce produit. Envoyez-moi un e-mail à: mike.roberts @ maxim-ic.com et je vous ferai parvenir ce document de kit ev. Mike

Vous pouvez consulter l'état de l'art actuel pour la mesure de la distance lunaire http://en.wikipedia.org/wiki/Apache_Point_Observatory_Lunar_Laser-ranging_Operation Je pense que ces matériaux sont de propriété publique. Il existe un autre lien vers les photodiodes à avalanche de photons uniques

C'est en fait un problème plus difficile, car vous avez besoin d'une résolution de synchronisation inférieure à la nanoseconde qui est bonne sur des plages de deuxième échelle.

— dmckee