雷射掃瞄器是利用時間飛行原理來測量工件的尺寸及形狀等工作的一種儀器，雷射掃描測量系統基於雷射測距原理。通過旋轉的光學部件發射形成二維的掃描面，以實現區域掃描及輪廓測量功能。西克是雷射掃描測量的領導品牌，產品被廣泛用於防撞、測量、導航、安防等，如設備防撞、散貨體積測量、車型檢測、自行小車導航、敏感區域防護等。
基本介紹
- 中文名：雷射掃描測距儀
- 用途：防撞、測量、導航、安防
- 原理：雷射時間飛行、相位差等
- 性質：高科技產品
原理,常見術語,產品,前景,
原理
雷射時間飛行原理－Time of flight:雷射發射器發出雷射脈衝波，內部定時器開始計算時間t 當雷射波碰到物體後，部分能量返回，當雷射接收器收到返回雷射波時，停止內部定時器t2，雷射雷達到物體的距離為:S=C(光速)×（t2-t1）/2.
相位差原理－Phase shift:雷射發射器發出雷射脈衝波時，記錄此時雷射波的相位f1，當雷射波碰到物體後，部分能量返回，當雷射接收器收到返回雷射波時，記錄此時雷射波的相位f2，在一定距離範圍內，
雷射掃描器到物體的距離為：S=(f2-f1)/360*n(n 為以比例係數)。
單次回波原理－One pulse:雷射發射器發出雷射脈衝波，當雷射波碰到物體後，部分能量返回，當雷射接收器收到返回雷射波時，且返回波的能量足以觸發門檻值，雷射掃描器計算它到物體的距離值，每次雷射波只有一個測量值。
多次回波原理－Multi-Pulse: 雷射發射器發出雷射脈衝波，當雷射波碰到物體後，部分能量返回，當雷射接收器收到返回雷射波時，且返回波的能量足以觸發門檻值，雷射掃描器計算它到物體的距離值；如果第一個物體是玻璃或其他可以透過的物體，雷射波會繼續往前，當碰到第二個物體時，部分能量返回，當雷射接收器收到返回雷射波且其能量足以觸發門檻值，雷射掃描器計算它到物體的距離值。依次類推，雷射掃描器所發出的一個雷射脈衝波可以給出多個測量值，客戶可以根據自己的需要，選擇一個或多個測量值。
雷射掃描器測量原理：雷射發射器發出雷射脈衝波，當雷射波碰到物體後，部分能量返回，當雷射接收器收到返回雷射波時，且返回波的能量足以觸發門檻值，雷射掃描器計算它到物體的距離值; 雷射掃描器連續不停的發射雷射脈衝波，雷射脈衝波打在高速旋轉的鏡面上，將雷射脈衝波發射向各個方向從而形成一個二維區域的掃描。此二維區域的掃描可以實現以下兩個功能： 1).在掃描器的掃描範圍內，設定不同形狀的保護區域，當有物體進入該區域時，發出報警信號；2).在掃描器的掃描範圍內，掃描器輸出每個測量點的距離，根據此距離信息，可以計算物體的外型輪廓，坐標定位等。
常見術語
測量距離：距離檢測器旋轉鏡表面到“被檢測物體”的距離範圍。
反射率：衡量物體對光的反射能力的技術指標，反射率越低，檢測距離越近。
解析度：可以輸出的檢測距離的最小變化值。
系統誤差：在相同的觀測條件下作一系列觀測，若誤差的大小及符號表現出系統性，或按一定的規律變化， 那么這類誤差稱為系統誤差。例如，用一把名義為30m長、而實際長度為 的鋼尺丈量距離，每量一尺段就要少量50px，該50px誤差在數值上和符號上都是固定的。
測量誤差：測量值和真實值之間的偏差。
角度解析度：可以輸出的檢測角度的最小變化值。
掃描頻率：單位時間（1s)內掃描的次數。掃描頻率與角度分辨度成反比。
回響時間：被檢測目標物體距離變化和數據輸出變化之間的時間差，與掃描頻率成正比，與角度解析度成反比。
光點直徑：單個發光點的直徑。光點直徑與測量距離成正比。
光點間距：相鄰兩個光點中心之間的距離。光點間距與測量距離成正比；同時，角度解析度越大，光點間距也越大。
光點直徑： 光點間距與角度解析度 測量距離之間的關係。光點直徑，光點間距隨著測量距離的增大而增大；角度解析度越高，光點間距越小。
最小物體尺寸：雷射測量系統能測量的物體的最小尺寸。最小物體尺寸與測量距離成正比；同時最小物體尺寸﹥光點直徑+光點間距。
IP等級：IP等級是指防水防塵的等級。IP防護等級是由兩個數字所組成，第一個數字表示防塵、防止外物侵入的等級；第二個數字表示防濕氣、防水侵入的密閉程度。針對室外型套用，必須使用IP67的防護等級的產品，以保證產品的性能及產品不被惡劣環境損壞。
霧氣校正功能：針對室外型套用，產品在內部做特殊的算法處理，以避免霧對產品精度及干擾的影響。
雷射等級：根據DIN EN 60825-1IEC 825-1，雷射等級1為對人無危害性雷射，雷射等級2為有一定的危害性，人眼不可長時間直視。
內部集成加熱器：針對室外套用溫度低於零度的場合，內部集成加熱器型掃描器在環境溫度低於零度時，自動啟動內部的加熱器，將掃描器內部溫度升高到零度以上，以確保內部馬達正常轉動。針對有溫度低於零度的套用場合，必須選用內部集成加熱器型或外部選配加熱器，以確保產品的正常運行。
產品
1，北陽HOKUYO雷射掃描測距儀UTM-30LX；
2，北陽HOKUYO雷射掃描測距儀URG-04LX；
3，北陽HOKUYO雷射掃描測距儀URG-04LX-UG01；
4，西克室內型雷射掃描測量系統——TIM310；
5，西克室外型雷射掃描測量系統——LMS111；
6，西克室外型雷射掃描測量系統——LMS511；
7，普英Triple-In脈衝式雷射掃描測量系統——PS-270；
8，普英Triple-In多層雷射掃描測量系統——PAC-90；
9，普英Triple-In旋轉雷射掃描測量系統——PSC-270；
前景
雷射掃描測距儀還有很深的發掘空間，可以在各行各業中使用。目前雷射掃描測距儀已經在測量、導航、安防、無人駕駛車輛避障、飛行器避障、物體外形掃描、港口設備防撞及定位，重型設備室外防撞，高速公路車型分類及超限檢測，鐵路路軌障礙物檢測，室外機器人防撞及導航，地形掃描，散貨如煤堆體積測量等方面大量套用。
常見型號的一些技術參數：
1；UTM-30LX
電源 | 12VDC±10%(消耗電流：Max:1A，典型：0.7A) |
雷射光源 | 半導體雷射二極體(λ=785nm)，雷射安全等級1(FDA) |
測量距離 | 0.1 to 30m, Max.60m, 270° |
精度 | 0.1 to 10m:±30mm; 10 to 30m:±50mm |
角度解析度 | 0.25° (360°/1,440 steps) |
掃描時間 | 25msec/scan |
噪音 | < 25dB |
接口 | USB2.0（全速） |
同步輸出 | NPN開集電極 |
指令系統 | 專用指令SCIP Ver.2.0 |
連線 | 電源和同步：2m flying lead wire USB：2m電纜, A型聯接器 |
環境溫濕度 | -10 to +50 degrees C, < 85%RH（無凝露） |
振動 | 雙振幅1.5mm 10 to 55Hz,每軸2個小時 |
衝擊 | 196m/s2, 10次, X, Y, Z方向 |
重量 | 約370g（包括電纜） |
2；LMS511
- 體積小,重量輕
- 具有自檢功能
- 採用1級雷射
- 採用多回波技術
- IP67防護等級
- 內部集成加熱器
- 可以設定十個保護區域
- 工作範圍80米，掃描角度190度
- 通過乙太網實時輸出測量數據
3；URG-04LX-UG01
電源 | 5VDC±5% (USB匯流排供電) |
雷射光源 | 半導體雷射二極體(λ=785nm)，雷射安全等級1 (IEC60825-1, 21 CFR 1040.10 & 1040.11) |
測量距離 | 20 to 5600mm(white paper with 70mm), 240° |
精度（重複性） | 60 to 1,000mm : ±30mm 1,000 to 4,095mm : 3%測量距離 |
角度解析度 | 0.36°(360°/1,024 steps) |
掃描時間 | 100msec/scan |
噪音 | < 25dB |
接口 | USB2.0/1.1[Mini B] (Full Speed) |
指令系統 | 專用指令SCIP Ver2.0 |
環境照明 | Halogen/Mercury Lamp: 10,000Lux or less, Florescent: 6000Lux(Max) |
環境溫濕度 | -10 to +50 degrees C, < 85%RH（無凝露） |
振動 | 雙振幅1.5mm 10 to 55Hz,每軸2個小時 |
衝擊 | 196m/s2, 10次, X, Y, Z方向 |
重量 | 約160g（包括電纜） |
