Как работает лазерный дальномер


При выполнении измерительных работ применяются линейки или рулетки. Несмотря на то, что такому методу измерения уже много лет, его постепенно вытесняет лазерная методика. В основе такой методики лежит прибор, который называется лазерный дальномер. Этот прибор позволяет осуществлять измерения, находясь только в одной точке. Как работает лазерный дальномер, а также принцип его функционирования узнаем в материале.

Принцип работы дальномера

Общая информация об измерительном приборе

Лазерный дальномер, или еще называют лазерная рулетка, нашел свое активное применение при выполнении строительных работ, а также в сфере ландшафтного дизайна, агрономии, топографии и других областях. При проведении строительных работ инструмент активно пользуется как при выполнении наружной отделки, так и внутренней.

Услышав впервые о дальномере, возникает вопрос о том, зачем и для чего же он нужен? Главным его предназначением является измерение расстояний, находясь только в одной точке. Такой инструмент предназначен не только для облегчения физического труда человека, так как выполнить замеры больших расстояний с помощью рулетки совсем не просто, но еще и повысить точность измерений.

Помимо измерения расстояния, дальномеры (в зависимости от функционала) могут выполнять следующие функции:


  • вычисление площади помещения;
  • определение объема помещения;
  • измерения по теореме Пифагора.

Устройство лазерного дальномера включает в себя такие ключевые элементы, как светодиодный излучатель красного или зеленого цвета, а также оптические элементы различной формы. Прибор представляет собой конструкцию, напоминающую мобильный телефон, только в несколько раз толще. Приборы оснащаются ЖК-дисплеями, на которых отображается измеряемая информация. В зависимости от модели, устройства могут быть оснащены визирами, а также видеокамерой или прочими оптическими устройствами.

Принцип работы лазерного дальномера

Принцип работы такого прибора, как лазерный дальномер, основывается на изменении времени, за которое проходит луч до отражателя и обратно. Такой принцип действия прибора позволяет не просто измерять расстояния, но и делать это с большей точностью. Электромагнитная волна создает лазерный луч, который отражается от рабочей плоскости. Луч возвращается в приемник, после чего осуществляется обработка информации.


Как работает лазерный дальномер

Чтобы воспользоваться прибором, его изначально следует включить. После этого нужно приложить устройство к одной точки измеряемой поверхности, а затем навести луч на объект, к которому следует отмерить расстояние и нажать на кнопку. Таким простым способом определяют расстояние с помощью дальномера.

Вычисление объема дальномером

Полученные значения можно увидеть на мониторе дальномера в таких единицах измерения, которые были предварительно выставлены.

Важно знать! Первые дальномеры появились достаточно давно, а принцип их функционирования основывается на ультразвуковых колебаниях. Такие устройства не получили широкого распространения, так как имеют большие погрешности в работе.

Стандартные дальномеры стоимостью до 6 000 рублей способны мерить расстояния до 30 метров. Более дорогие модели позволяют производить измерения расстояний до 250-300 метров. При измерении расстояний на больших объектах требуется применение специального штатива, посредством которого можно установить прибор максимально точно. Точность измерительных действий намного выше в темное время суток, чем днем, что обусловлено низкой видимостью лазерного луча. В дорогостоящих моделях применяются визиры или видеокамеры, посредством которых повышается возможность хорошо видеть луч.


Источник: InstrumentyvDom.ru

Принцип работы лазерного дальномера

Лазерный дальномер называют по-разному. Из-за умения измерять расстояние его окрестили электронной или лазерной рулеткой, хотя на самом деле традиционного для рулетки колеса в нем нет. Этим же объясняется и название лазерной линейки.
Как работает лазерный дальномерДальномеры бывают импульсные и фазовые. Принцип действия импульсных дальномеров схож с принципом работы эхолотов. При включении лазерного дальномера в нем генерируется лазерный луч и посылается излучателем до объекта, например до ближайшей стены комнаты (в звуковых дальномерах генерируется ультразвук). Луч отражается от объекта и поступает в приемник устройства. По времени, которое проходит с момента передачи до приема луча, и определяется расстояние до объекта. Полученный сигнал обрабатывается микропроцессором умного устройства и передается на дисплей в понятном для восприятия виде. Фазовые дальномеры измеряют разность фаз волны (подробнее ниже).
Как работает лазерный дальномерДля проведения замера достаточно включить функцию лазерного луча, навести дальномер на объект и нажать кнопку измерения расстояния. Расчет площади, объема и прочих характеристик также происходит при нажатии на предусмотренные для этого кнопки.
Как работает лазерный дальномер


Функции лазерных дальномеров

Рассматривая функции лазерной рулетки, будем иметь в виду, что они присутствуют не во всех моделях устройств.

Определение расстояния из разных точек отсчета

У лазерного дальномера есть несколько точек отсчета, что связано с особенностями измерения. Луч лазера исходит из корпуса прибора, так что при измерении расстояния от одной стены до другой придется учитывать длину этого корпуса. Чтобы не пришлось вести такие подсчеты в уме, в дальномерах настраивается точка отсчета. Она ведется от заднего торца устройства, от переднего торца или от упорной скобы (при ее наличии). Когда нужно узнать точную длину объекта, скобу выдвигают на 90 градусов (фактически цепляют за край объекта). Если нужно мерить из угла, то скобу выдвигают на 180 градусов, ведь сам прибор строго в угол не поместится.
Как работает лазерный дальномер

Измерение площади и объема


Для измерения лазерным дальномером площади прямоугольника нужно определить его длину, ширину и нажать на специальную кнопку. Прибор рассчитает площадь фигуры и выведет результат на экран. Для определения объема параллелепипеда придется измерить его длину, ширину и высоту. Некоторые электронные рулетки умеют измерять углы, площади и объемы более сложных фигур. Такие измерения помогут быстро определить площадь пола, потолка, стен или узнать объем конструкции. Последнее потребуется, например, при строительстве бассейна или установке кондиционера, когда нужно знать объем воздуха кондиционируемых комнат. В некоторых приборах есть специальная функция маляра, которая складывает длины стен помещения и умножает на высоту, чтобы узнать общую площадь окрашиваемого или оклеиваемого обоями помещения.Как работает лазерный дальномер

Непрерывные измерения

У лазерных рулеток есть один минус по сравнению с обычными рулетками. В то время как мерной лентой легко отступить от стены на заданное расстояние, лазерной линейке нужна поверхность, от которой отразится луч. Для решения этой проблемы придумана функция непрерывных измерений. То есть если нужно отступить от стены, положим, на полтора метра, нужно включить эту функцию и постепенно отходить от стены. В это время прибор будет делать промеры через 1 секунду (зависит от настроек), что поможет отступить на точно заданное расстояние.Как работает лазерный дальномер


Измерения на основе вычислений

Если длину линии по каким-то причинам измерить прибором не получается, можно рассчитать ее по определенным формулам. Представим, что у помещения наклонная крыша. Тогда для определения длины наклонной линии понадобится не прямоугольник, а трапеция. Измерить три линии этой трапеции дальномером труда не составит, в то время как длину четвертой линии прибор рассчитает сам по функции трапеции.Как работает лазерный дальномер
Аналогично рассчитывается и высота до объекта, если напрямую измерить ее затруднительно. Тогда измеряется расстояние до этой точки по диагонали (гипотенуза) и по горизонтали (первый катет). По известной со школьного курса геометрии теореме Пифагора прибор рассчитает вертикаль (второй катет). Такой расчет возможен только для прямоугольных треугольников, то есть в случае вертикальных, а не наклонных поверхностей.Как работает лазерный дальномер

Определение минимума и максимума

Определить с помощью лазерной рулетки длину диагонали большой комнаты не так-то просто, поскольку нужно четкое попадание из угла в угол. Режим максимума помогает снизить риск ошибки и предполагает проведение нескольких последовательных замеров. Прибор ориентируется на первый замер и считает его наименьшим. Если при последующих замерах найдется большее значение, то оно и будет считаться длиной диагонали. Это делается из соображений, что длина диагонали всегда является наибольшей величиной из всех возможных длин помещения.


Как работает лазерный дальномер
Режим минимума аналогичен предыдущему и снижает риски измерить расстояние не строго под прямым углом, а по диагонали. Например, нужно измерить расстояние от пола до потолка. Тогда в режиме минимума прибор найдет наименьшее из всех измеренных значений.
Как работает лазерный дальномер
В лазерных дальномерах есть и другие функции, наличие которых зависит от конкретной модели.
Как работает лазерный дальномер

Виды лазерных дальномеров

По назначению лазерные дальномеры делят на бытовые и профессиональные. Первые чаще всего имеют небольшую (до 10 м) или среднюю (до 50 м) дальность измерения, и ограниченный функционал. Профессиональные электронные рулетки способны измерять расстояния более двухсот метров, имеют широкий набор функций и могут работать в сложных погодных условиях. Большая дальность необходима при возведении крупных объектов, измерении территории и в других случаях.
Как работает лазерный дальномер
По области применения лазерные рулетки делятся на разные категории.


ть дальномеры для промышленности, военной сферы, геодезии, строительства. Есть гаджеты для рыбалки, охоты и даже для гольфа! Они отличаются друг от друга как по внешнему виду, так и по набору функций, так как призваны решать разные задачи. Например, качественный лазерный дальномер для охоты ориентирован на работу в условиях дождя, пыли, высокой влажности, мороза, умеет игнорировать траву, ветки деревьев и рассеянные в воздухе частицы вроде снежинок или дождинок.
Как работает лазерный дальномер
По принципу работы бывают импульсные дальномеры и фазовые. Импульсные содержат встроенный таймер, с помощью которого определяют время отражения луча от объекта. На основании времени и скорости света рассчитывается расстояние. У импульсных лазерных рулеток мощный лазер, так что они могут измерять значительные расстояния, но обладают меньшей точностью по сравнению с фазовыми. Снижение точности связано
 с тем, что на расстоянии даже в несколько сот метров световой луч отражается слишком быстро (скорость света 300 тыс. км/с), что требует сверхточного таймера. Свое название импульсные рулетки получили из-за того, что в них луч лазера посылается импульсами.
Как работает лазерный дальномерВ фазовых лазерных дальномерах луч посылается постоянно и модулируется сигналом определенной частоты. Отраженная от объекта волна фиксируется фотоприемником. Волна посылается в одной фазе, а отражается в другой, так что разность фаз и позволяет вычислить расстояние до объекта. Фазовые рулетки более точны, но из-за постоянной работы лазера теряют в мощности луча, потому используются в основном для измерения на небольших расстояниях.Как работает лазерный дальномер

Как выбрать лазерный дальномер       


При выборе лазерного дальномера советуем определиться с теми задачами, для которых он приобретается. От этого будут зависеть и характеристики гаджета.
Максимум и минимум измерений. Для дома подойдет лазерная линейка с дальностью до 30 метров. Но для измерений на улице или в больших помещениях имеет смысл покупать прибор с высоким максимумом (100 и более метров). Минимум связан с тем, что лазерный дальномер не может измерять маленькое расстояние, как обычная линейка. У одних приборов этот показатель составляет около полуметра, у других — только пять сантиметров (чем дороже, тем шире шкала измерений).Как работает лазерный дальномер
Количество точек начала отсчета. Отсчет можно вести от верхнего края электронной рулетки, нижнего края и скобы (см. выше). Чем больше точек отсчета, тем точнее измерения.Как работает лазерный дальномер
Функционал. Помимо функциональных возможностей (расчета площади, объема, непрерывных измерений, сохранения измерений в память и пр.) советуем обратить внимание и на наличие автоотключения, жидкостного уровня для точной установки прибора, возможности установки на штатив, наличие дополнительных функций (уклономера, видоискателя, цифрового уровня и пр.).


Как работает лазерный дальномер
Длина волны и класс лазера. Чем короче длина волны, тем лучше видно луч. Измеряется эта величина в нанометрах. Класс лазера характеризует его мощность и безопасность для глаз. Чем выше класс, тем мощнее луч. Его лучше видно в сложных условиях, но и опасность повреждения глаз при попадании в них лазерного луча возрастает. Безопасным и наиболее распространенным считает второй класс, в то время как использовать дальномер с лазером третьего класса рекомендуется только в защитных очках.Как работает лазерный дальномер
Другие характеристики. Среди них диапазон рабочих температур, подсветка и звуковая индикация, комплектация (наличие USB-зарядки, штатива, сумки, ремешка, адаптера), степень защиты от ударов, влаги и прочего и габариты прибора.Как работает лазерный дальномер

Какой лазерный дальномер лучше

Если устройство планируется использовать для ремонта дома, то нет смысла брать дорогие модели. К лучшим производителям недорогих дальномеров относят бренды Condtrol, ADA, RGK и другие. Цены лазерных дальномеров этой категории начинаются примерно от полутора тысяч рублей. На китайском рынке начальная сумма в три раза меньше, но дешевые товары китайских производителей не могут похвастать долговечностью.Как работает лазерный дальномер
Из дорогих брендов назовем Bosch, Leica и Makita. Они выпускают в основном дальномеры профессионального и полупрофессионального типа. Качество и функционал дальномеров этих производителей на высоком уровне, но и заплатить придется прилично. В среднем устройства стоят 10-15 тысяч рублей, хотя можно найти как более дешевые модели (от 4-5 тыс. рублей), так и дальномеры дороже пятидесяти тысяч рублей.Как работает лазерный дальномер
Лазерная рулетка пригодится в хозяйстве неоднократно. Она поможет рассчитать площади для кладки плитки, настила ламината, ковролина, заказа мебели и во многих других случаях. С ней замеры станут точнее, а процесс измерения — быстрее и приятнее.

Источник: gadgetpage.ru

Понимая принцип работы точных приборов, вы сможете эффективно использовать их в полевых условиях, избегая возможных ошибок.

Все лазерные дальномеры (в названиях моделей часто присутствует аббревиатура LRF — laser rangefinders) работают по одной схеме. Нажатие кнопки заставляет прибор “выстрелить” лазерным лучом, состоящим из множества импульсов. Эти импульсы отражаются от попадающихся им на пути объектов и возвращаются в приемник дальномера. Высокоскоростной секундомер измеряет время, затраченное лучом на прохождение расстояния до цели и обратно. Зная скорость луча (скорость света), прибор рассчитывает расстояние до цели. Дистанция отображается на дисплее.

Хотя все лазерные дальномеры работают по одному принципу, они сильно отличаются по своим свойствам. Способность измерять расстояние до удаленного объекта зависит от множества факторов. Вот основные из них:

  • Возможность разглядеть цель

Это означает хорошую качественную оптику с достаточной кратностью увеличения. Вы не сможете померить расстояние до цели, если не будете ее видеть. Большинство стрелков предпочитает кратность 8х или 10х. Проводя полевые испытания дешевого дальномера с оптической кратностью 5х, мы осматривали сектор в поисках целей и спустя какое-то время решили, что обнаружили все имеющиеся. Но осмотрев поле в оптику с кратностью 10х, сразу же обнаружили цель, не замеченную нами в изделие с 5-кратным приближением. Однако действительно высококачественные линзы могут компенсировать кажущуюся недостаточной кратность. На 1500 метров вы лучше, более детально рассмотрите мишень в зрительную трубу Leica 45х, чем в Bushnell с кратностью 60x. И стекла должны быть хорошими, и увеличение должно быть достаточным – важны оба параметра.

  • Способность попасть лазерным лучом в цель

В первую очередь это зависит от расхождения луча, т.е. насколько он «сфокусирован». Здесь не все просто: нельзя однозначно сказать, что лучше – узконаправленный или расходящийся луч. О расхождении луча далее мы поговорим подробнее. На количество лазерной энергии, достигающей мишени, влияют количество и тип лазерных импульсов, длина волны и прочие факторы, которые сложно выразить цифрами технической спецификации.

  • Апертура приемника

Диаметр отверстия приемника отраженного лазерного сигнала, который передает отраженные лазерные импульсы на сенсор. Чем больше апертура, тем больше информации получает сенсор. Это значит, что прибор имеет большую максимальную дальность измерения. Размер апертуры не только определяет максимальную дистанцию, но влияет на точность измерений на всех доступных дистанциях. Дальномером с большей апертурой проще измерить расстояние до малоразмерной цели.

  • Анализ прибором полученной им информации

Разные производители используют разные алгоритмы обработки сигналов. Одни дальномеры «умнее» других. Старые модели выдают дистанцию лишь до первого объекта, оказавшегося на пути их луча. В современных устройствах применена многоимпульсная технология. В течение очень короткого промежутка времени они выстреливают очередь из сотен, а то и тысяч лазерных импульсов. Потом они анализируют количество полученных откликов, отсеивая незначительные результаты, что позволяет им игнорировать случайные помехи (кусты, туман, капли дождя), с наибольшей долей вероятности выдавая расстояния до интересующего вас объекта. Чем больше импульсов способен выпустить прибор, тем больше вероятность «зацепить» небольшую или плохо отражающую сигнал цель. «Мозги» дальномера имеют огромное значение для эффективности дальномера.

Расхождение луча и его влияние на точность дальномера

Расхождение луча, иначе называемое дивергенцией – это угловая величина, обычно выражаемая в миллирадианах (милах), характеризующая «сфокусированность» лазерного излучения. В большинстве случаев чем уже луч, тем выше точность и максимальная дистанция измерений. Если сравнить два идентичных дальномера, отличающихся лишь расхождением лучей, именно эта характеристика определит, какой из них эффективнее. Чем больше энергии лазерного излучения падает на цель, тем больше ее отразится от цели обратно в приемник дальномера. Однако если дальномер «умно» анализирует получаемую информацию, он справится с далеко не идеальным расхождением. И, кстати, расхождение луча играет двоякую роль в работе дальномера.

Чтобы лучше понять смысл расхождения, представьте, что у вас есть две винтовки: кучность первой составляет 2,5 МОА (угловых минуты), кучность второй – 0,5 МОА. Какая из них с большей вероятностью попадет в мишень на 900 метрах? Если вы хотите поразить круг диаметром 30 см на расстояниях до 250 метров, можно взять любую их двух винтовок. Но по мере увеличения расстояния или уменьшения размера мишени кучность винтовки становится критичной. То же самое и с расхождением луча – если вам надо измерять расстояние до относительно крупной цели (например, олень), находящейся не далее 500 метров, то можете не беспокоиться о расхождении луча. Другое дело, если цель мельче или стоит дальше.

Я слышал о расхождениях луча 4х2 мила, а у одной модели армейского дальномера расхождение не превышало 0.3 мила.

А теперь представьте себе не две винтовки с разной кучностью, а два пулемета, один из которых стреляет практически в одну точку, а у другого поперечник рассеяния – не менее метра на 100 метрах. Какой из них вы предпочтете иметь в своем окопе, чтобы попасть в противника еще на дальних подступах при условии, что патронов у вас тысячи, как импульсов при одном замере? Ведь лазерный луч состоит из сотен импульсов, которые он выпускает очередью, буквально как из пулемета. Если надо померить расстояние с рук до отдельно стоящего удаленного объекта, то широким лучом больше шансов попасть в него, нежели узким?

В большинстве случаев идеальным будет расхождение луча примерно 1.5х0.5 мила, что позволяет уверенно определять расстояния в диапазоне от 500 до 2000 метров.

Когда производитель говорит, что максимальная дальность измерения 1 км, это значит, что у вас есть шанс измерить такую дистанцию при идеальных условиях (например, при низко освещенности, со штатива, до очень большой цели с отражающей поверхностью. По моему опыту при обычных дневных условиях наблюдения (при ярком солнце) реальная максимальная дистанция измерения до объекта с габаритами 2 угловые минуты (МОА) не превышает 70-80% от указанной в паспорте изделия.

Что именно измерил прибор?

Простой пример, поясняющий, что же «увидел» дальномер. На рисунке изображены две непростые ситуации. Желтые цели внутри красной рамки, обозначающей границы расхождения луча. В обоих случаях дальномер, скорее всего, «зацепит» дерево, саму цель, ближний холм, дальний холм.

Следующие иллюстрации упрощенно пояснят, что «видит» дальномер при замере одной из трудных мишеней. На первой показана сетка из 200 ячеек. Представьте, что это выпущенные дальномером лазерные импульсы. Синие ячейки обозначают отраженные импульсы, принятые прибором через свою апертуру и учтенные им. Если ячейка не закрашена синим цветом, значит, дальномер не принял сигнал от этого импульса либо по причине плохой отражательной способности объекта (дерево не так хорошо отражает сигнал, как металл), либо из-за его расположения под углом к импульсу (склон холма расположен под углом, в отличии от гонга, поверхность которого перпендикулярна лучу).

Вот вид сбоку на ту же сцену, показывающий, куда попадают импульсы, и какие из них отражаются обратно к измерительному устройству.

Менее чем за секунду дальномер обработает все принятые им сигналы. Получится гистограмма, показанная ниже. Это те данные, которыми располагает дальномер, и на основании которых он должен решить, какое расстояние отображать на дисплее.

Как дальномер анализирует результаты и решает, что отображать

Теперь начинается самое интересное. В современных дальномерах могут использоваться различные алгоритмы для расчета дистанции. Вот некоторые из наиболее часто применяемых:

1. Первый импульс – По этому алгоритму работают старые, примитивные дальномеры. Когда прибор получает первый отраженный импульс, т.е. от ближайшего объекта, он рассчитывает и отображает дистанцию до него. В нашем примере это будет 225 метров.

2. Первый пик – Алгоритм похож на предыдущий, но вместо первого импульса выбирается первый пик совпавших импульсов. Такой подход помогает избежать фальшивых показаний, вызванных дождем или туманом. Капли дождя не могут создать пика. Программисты могут задать пороговое значение типа «принимать в расчет первый пик, состоящий по меньшей мере из двух импульсов». В нашем примере отобразятся 230 метров.

3. Высочайший пик – Учитываются все показания, обнаруживается самый большой пик и предполагается, что это именно искомая дистанция. В целом это успешный подход, но особенно он эффективен при замере расстояния до хорошо отражающих сигнал объектов, грань которого перпендикулярна лазерному лучу. В нашем случае получим 350 метров.

4. Самый большой кластер – Тоже учитываются все показания, но выбирается самая большая группа импульсов. В нашей гистограмме на 350 метрах рядом оказались 7 импульсов, отразившиеся от мишени, мишенной стойки и земли рядом с нею. Но на 650 метрах оказались 8 импульсов, отразившиеся от дальнего склона. На дисплее отобразятся 650 метров.

5. Последний пик – Алгоритм похож на второй, но ищет самый удаленный пик. Этот прием эффективен, если хотим померить расстояние до цели, спрятанной за кустами. В нашем примере получим 650 метров.

Есть множество алгоритмов, согласно которым дальномеры интерпретируют результаты. Проблема в том, что никакой из них не идеален для всех условий. Мы намеренно рассмотрели трудный случай, показывающий слабые стороны каждого подхода. И хотя третий алгоритм вроде бы дал правильную дистанцию, можно придумать другие ситуации, где «высочайший пик» не даст верного показания. Например, цель недостаточно хорошо отражает лазерные импульсы или расположена не перпендикулярно лучу.

Большинство дальномеров запрограммированы на использование какого-то одного алгоритма (обычно первого или второго), но некоторые продвинутые модели допускают выбор режима работы самим пользователем.

Такие «умные» приборы позволяют человеку сказать дальномеру, какой именно алгоритм с максимальной долей вероятности даст интересующие результаты. Пользователь способен лучше оценить условия, при которых производятся измерения – например, цель частично закрыта веткам, либо измеряем расстояние до очень маленького объекта. Правильная оценка окружающей обстановки и удачный выбор дальномера дадут оптимальные результаты.

Все доступные модели дальномеров на top-target.ru

Кто дочитал статью до конца и кому нужна персональная консультация и помощь в приобретении дальномера – пишите мне лично.

Источник: zen.yandex.ru

Как измеряет лазерный дальномер

Основной принцип работы лазерного дальномера базируется на свойствах когерентного излучения. Для гражданских версий применяют два основных метода:

  1. Измерение времени прохождения расстояния импульсом света от прибора до измеряемой точки и обратно. По данным внутреннего таймера, запускаемого синхронно с лазерным импульсом, микропроцессор вычисляет удаление до объекта;
  2. Считывание фазы пришедшего отраженного лазерного излучения. В этом случае на выходе из дальномера луч модулируется с частотой до 100 МГц, и отраженный от объекта сигнал с 99,9% вероятности будет иметь, отличную от начальной, фазовую характеристику. По разнице между начальным и конечным углом закрутки луча вычисляется пройденное расстояние.

Наибольшей точностью обладает фазовый метод, но его используют при измерении расстояния максимум в десяток метров. Чтобы посчитать удаление с точностью в несколько миллиметров, дальномер должен полноценно «видеть» точку лазерного излучения на поверхности объекта. Для средних и дальних расстояний используется импульсно-фазовый метод, и для больших удалений преимущественно импульсный.

Как работает лазерный дальномер

Строительные и геодезические дальномеры профессионального качества при ясной, но не солнечной погоде стабильно работают на удаление до 250 м. В утренней дымке, легком тумане, дождике лазерное излучение рассеивается, поэтому работающий прибор даст определенную погрешность.

Практические измерения дальномером

Как работает полевой дальномер. Чтобы измерить расстояние до определенной точки, необходимо надежно зафиксировать прибор, лучше всего с помощью штатива или универсального крепления. Сориентировать излучатель в направлении поверхности, расстояние до которой будет измеряться, запустить режим измерения и выждать определенное время, пока устройство выдаст серию лазерных импульсов и рассчитает удаление. На строительной площадке, чтобы измерить расстояние между стенами, дальномер просто укладывают на ящик или на бетонный пол.

Как работает лазерный дальномер

Качество и точность измерения в немалой степени зависит от того, насколько эффективно отражает поверхность, на которую падает луч лазера. Зачастую на шероховатые, ржавые, рыхлые и насыпные поверхности устанавливают так называемую мишень – пластиковый элемент с калиброванным альбедо.

Наиболее удачные модели лазерных дальномеров

Современный прибор для измерения расстояния с помощью лазерного излучения изготавливается на относительно мощных твердотельных или полупроводниковых лазерах. Для гражданских целей используют только полупроводниковые излучатели. Для промышленного и бытового измерения расстояния лазерные дальномеры выпускают в нескольких вариантах оформления корпуса и системы измерения:

  1. Строительные и контрольные приборы изготавливают в виде электронного блока, размером чуть больше кнопочного мобильного телефона. Обычно корпус запечатывают в водо и пыленепроницаемый чехол, что сильно упрощает пользование в полевых условиях и на строительной площадке;
  2. Дальномеры повышенной точности изготавливают в форм-факторе ручной видеокамеры или нивелира. В дополнение к процессорному блоку и фотоприемнику устройство комплектуется видеоискателем, значительно упрощающим наведение излучателя на объект измерения;
  3. Встроенные лазерные дальномеры применяются для геодезической техники,в охотничьих биноклях, в любых оптических устройствах, требующих точного измерения расстояния, в том числе в военных прицелах и видеосканерах.

Как работает лазерный дальномер

Среди гражданских приборов наиболее известной в стране является продукция немецких компаний «Leica» и «Bosch», российской «Сondtrol» и китайской «Sndway». На долю продукции этих фирм относится 75% всех продаж на отечественном рынке.

Немецкое качество лазерных дальномеров

На сегодняшний день оптика и фотоаппараты компании «Leica» известны, как образец высококачественной оптики и точной механики. Не является исключением и лазерный дальномер «Leica». В качестве примера можно привести модель «Leica Disto D210».

Как работает лазерный дальномер

Компактная, размером с мобильный телефон, «Leica Disto D210». спроектирована для измерений в отсутствии помех в виде запылений, тумана, атмосферных осадков. Производитель рекомендует использовать лазерный дальномер «Leica» преимущественно внутри помещений готовых строительных объектов. Модель «Leica Disto D210». оснащена наружным защитным чехлом, поэтому ограничения по эксплуатации касаются в первую очередь диапазона температур – от 0о до +40о. При низких температурах лазерный дальномер «Leica» может работать, но с увеличенной погрешностью измерений.

Размеры «Leica Disto D210». соответственно 11,1х4,3 см при толщине корпуса в 2,3 см. Габариты корпуса позволяют нормально держать лазерный дальномер «Leica» и выполнять набор команд на клавиатуре пальцами одной руки.

Конструкция «Leica Disto D210». рассчитана на дальность измерения в 60 м с точностью до полутора миллиметров. Устройство прибора позволяет хранить в памяти 10 значений последних измерений, выполнять трекинговые операции, размечать отрезки, рассчитывать расстояния по косвенным измерениям и использовать простейшие формулы планиметрии. Стоит такая «Leica» сегодня не менее 200 долл., что примерно в три-четыре раза дороже китайских аналогов. Лазерные дальномеры «Bosch PLR 50C» аналогичной функциональности стоят на 20% дешевле, но отзывы большинства пользователей о результатах практического пользования лишний раз подтверждают высокую репутацию Лейки.

Как работает лазерный дальномер

Российские и китайские лазерные дальномеры

Сегодня рынок буквально забит относительно дешевыми китайскими аналогами известных брендов. Из предлагаемого ассортимента особенно стоит присмотреться к продукции компании «Sndway». Прежде всего, следует отметить, что стоимость самых доступных моделей «Sndway SWT40» в китайских интернет-магазинах едва превышает 25 долл. На российском рынке можно купить за 2500-2700 руб.

Модель «Sndway SWT40» можно назвать бюджетным или домашним вариантом дальномера, но только потому, что производитель ограничил максимальную дальность захвата точки луча в 40 м. Точность измерения составляет 2 мм, что для бытовых целей более чем достаточно. Питания хватает на 600-700 измерений, при заявленных производителем 800 циклах. Стоит отметить отдельно высокое качество сборки корпуса, что само по себе говорит о высокой культуре производства.

Как работает лазерный дальномер

Конкуренцию китайцам в России может составить лазерный дальномер «Сondtrol x2». По внешнему виду прибор компании Кондтроль или «Сondtrol» во многом напоминает фирменный стиль Лейки, но имеет более расширенный функционал. Корпус прибора затянут в силиконовый чехол с профилированными боковыми стенками.

Помимо прямых измерений, деления на отрезки, программное обеспечение лазерного прибора позволяет делать большое количество вычислений по геометрическим и тригонометрическим формулам.

Как работает лазерный дальномер

Точность измерения на максимальной дальности в 40 м составляет 2 мм, при этом, в отличие от китайского собрата, лазерный дальномер способен на одном комплекте батареек выполнить 5 тыс. измерений.

Источник: bouw.ru

Как работает лазерный дальномер

Способ точного бесконтактного определения расстояния с выводом данных на дисплей, представляет собой сложную электронную схему. В основе конструкции лежит излучатель, приёмник, блок измерения времени и микропроцессор, чья совокупность позволяет нам в полной мере эксплуатировать лазерный дальномер. Устройство прибора, в более детальном разборе процессорных плат и модулей, имеет приличную сеть, чья структура лежит далеко за гранью понимания среднестатистического обывателя. Даже радиолюбители, увлекающиеся электроникой, собирают дальномеры из готовых элементов при помощи пайки и программирования.

Говоря по сути, принцип работы лазерного дальномера базируется на скорости света и времени прохождения луча до поверхности и обратно. Выпущенный из излучателя лазер, отражается от первого попавшегося на пути твердого объекта (даже с большим углом преломления), и частично возвращается к устройству, где его распознает принимающий модуль и фиксирует время, потребовавшееся ему для преодоления этого расстояния. Поскольку свет перемещается со скоростью 299 792 458 метров в секунду или 29.2 сантиметров в микросекунду (мкс), то, зная затраченное на путь время, можно легко вычислить длину проделанного им пути. Таким образом, основная формула, используемая дальномерами, имеет следующий вид.

Представленный выше принцип, относиться к импульсным дальномерам, имеющим максимально широкое представление на рынке строительного инструмента. Данные приборы имеют приличную точность с погрешностью от 0.5 до 3-х мм, в зависимости от встроенного датчика приема сигнала, чья скорость обработки должна быть молниеносно быстрой.

Помимо импульсного, существует ещё фазовый способ измерения, все также основанный на лазере, но кардинально отличающийся по способу получения информации. В основе данного принципа лежит частота испускаемого лазера, которая не превышает 450 МГц (в среднем от 10 до 150). Вместо времени, здесь определяется разница фаз (исходящей и принимаемой), на основе которой рассчитывается расстояние до объекта. Фазовому дальномеру требуется больше времени для получения значения, но точность измерений превосходит импульсный.

Неисправности лазерного дальномера

Производство электронных измерительных приборов, подразумевает высочайшую точность сборки с обязательным контролем качества каждого изделия. Сложную конструкцию лазерных рулеток, стараются максимально изолировать от контакта с внешней средой и обезопасить от грубого физического воздействия. Поскольку эксплуатация устройств зачастую проходит в условиях повышенной опасности (в мастерских, на производствах или стой-площадках), они нередко подвергаются ударам и сильным вибрациям, способным нанести фатальный ущерб мельчайшим узлам устройства.

Несмотря на общий принцип действия лазерных дальномеров, они зачастую имеют уникальный набор компонентов и программного обеспечения. Даже если корни неисправности будут схожими, то конструкция самой детали или схемы будет индивидуальной для каждой отдельно взятой модели. Проблемы физического характера, могут быть связаны с расфокусировкой лазерного луча, изломом откидной скобы, деформацией кнопок или корпуса. При желании и умелых руках, подобные дефекты можно устранить самостоятельно.

Ремонт электронных компонентов требует куда более специфичных навыков, и даже специального образования. Неисправности такого рода, часто выражаются в проблемах с включением устройства, дисплеем, приёмником сигнала, определением заряда батареи. Количество дефектов, пропорционально функционалу, которым оснащен конкретный дальномер. Ремонт прибора своими руками, в случае неисправной электроники, не удастся выполнить без определенных познаний, и лучше будет отнести его в специализированный сервис на диагностику.

Ремонт лазерного дальномера

Если повреждения несут в основном физический характер, а электроника работает исправно, прибор можно восстановить самостоятельно, при наличии желания и смекалки. В первую очередь необходимо установить источник проблемы, исходя из имеющегося дефекта. В данной теме, мы рассмотрим 2 случая поломок на конкретных моделях, и приведем рекомендации по их устранению.

Основываясь на изложенных далее принципах, можно отремонтировать практически любой лазерный дальномер. Разборка подобных приборов, зачастую имеет свои уникальные особенности, в связи с многообразием видов корпуса. В некоторых случаях, компоненты снимаются очень легко, но иногда приборы изначально задумываются неразборными и добраться до поломки бывает проблематично. Именно второй тип устройств рассмотрим далее.

В качестве первого пациента выступает дальномер Bosch DLE 50, с поврежденной фокусировкой луча в следствии падения со 2-го этажа. Вместо сконцентрированной точки, лазер принял форму фонарика с размытым пятном света. Измерительная способность устройства сократилась до 70 см, и при попытке измерения больших расстояний дисплей отображает ошибку “Error”. Задача заключается в калибровке фокусирующей линзы по отношению к измерительному каналу. Все элементы расположены внутри корпуса, поэтому разбирать необходимо.

Вполне вероятно, что производители модели Bosch DLE 50, исключили надобность в самостоятельном ремонте ещё на стадии проектирования. Корпус прибора, имеет всего 3 внешних резьбовых соединения (2 под батарейками и 1 на откидной скобе), в то время, как остальные элементы спаяны или приклеены. Разумеется, в гарантийном сервисе, разборка и сборка подобного монолита происходит без проблем, однако в быту этот процесс может вызвать затруднение. Потребуется паяльник, для отсоединения контактов питания, и термофен, для снятия приклеенной клавиатуры. Все соединительные элементы, представлены на приведенных ниже фотографиях, в порядке разборки инструмента.

Добравшись до линзы и блока привода штоки, можно приступать к фокусировке. Для этого отмеряем расстояние от 5 до 15 метров (чем больше, тем лучше), и в конце дистанции, располагаем ровный объект с хорошим отражением. Подключаем лазер к источнику питания (преобразователю) и начинаем аккуратно шевелить линзу, пока пучок света не примет вид точки. Процесс настройки достаточно кропотливый и стоит запастись терпением. При достижении оптимальной фокусировки, линзу следует зафиксировать термоклеем. Таким образом, можно продлить срок службы дальномеру с поврежденным лазером.

В качестве второго примера, рассмотрим поломку откидной скобы прибора того-же бренда “Bosch”, по уже под маркой “GLM 80”. Пластиковый элемент сломан пополам и подлежит замене. Крепление скобы к инструменту осуществляется винтом, поэтому процесс извлечения старой и установки новой детали, не составит труда. Загвоздка заключается в поиске и приобретении замены. Можно заказать новый крепежный комплект, который обойдется порядка 400 рублей (для данной модели), и с большой вероятностью будет доступен в крупных мегаполисах.

Альтернативным вариантом будет изготовление детали посредством печати на 3D-принтере. В таком случае, требуется провести точные измерения всех граней скобы и создать трехмерную модель в программе “Tinkercad” или ей подобной. Если у вас нет опыта моделирования, можно отнести лист с измерениями и сломанную деталь в ближайший сервис, где предоставляют услуги 3D-печати. Качество подобного изделия сравнимо с обычным гибким пластиком, чего вполне хватает для выполнения поставленных задач.

В большинстве случаев, ремонт лазерных дальномеров требует индивидуального подхода к каждой отдельно-взятой поломке. Разбор всех возможных неполадок займет объем стандартного учебника, что не возможно уместить в одну статью ознакомительного характера. Если вы хотите определить причину или узнать способ устранения поломки, изложите симптомы устройства к комментариях ниже. Наш мастер обязательно подскажет, где и как следует разбираться. Если же вы не уверены в своих навыках или терпении, то лучше всего будет обратиться в специализированный сервис.

Лазерный дальномер своими руками

Даже при поверхностном разборе дальномера, быстро приходит понимание сложности конструкции, состоящей из уникальных микросхем, плат и различных компонентов. Точное измерение расстояния, с выводом данных на дисплей, требует навыков уверенного радиолюбителя (минимум), и знаний программирования. Большинство элементов, выпускается индивидуально для производителей подобных устройств, и в открытой продаже не встречается, что осложняет процесс самостоятельной сборки.

По последним данным, на сегодняшний день, существует не много свободно распространяемых модулей лазерного измерителя, один из которых “CJMCU-530”, используемый в робототехнике, бытовых приборах, компьютерах и автофокусе камер. Производителем заявлена дистанция измерения до 2-х метров, но после 1.3 м, точность заметно падает. На оптимальной дистанции, погрешность составляет ± 1-3 мм. Подобные возможности мало подходят для строительных работ, и модель зачастую используется в автоматизации бытовых условий, как индикатор уровня воды в бочке, открывания дверей, лазерной сигнализации и прочих, разнообразных проектах.

Чтобы изготовить подобный дальномер своими руками, специализированные навыки не требуются. Достаточно иметь в наличии паяльник и компьютер для загрузки программы. Работает модель только в совокупности с аппаратной платформой (например, Arduino Uno), от напряжения 3.3 вольта. Первым делом, к модулю необходимо припаять штырьки, идущие в комплекте, и соединить его с ардуино кабелями DuPont, по следующей схеме.

По завершению соединения контактов, устанавливаем официальное программное обеспечение arduino и подключаем платформу к компьютеру через micro-USB. В текстовый редактор программы, помещаем нижеприведенный код и кликаем по кнопке загрузки. Когда данные будут преданы, на мониторе появиться окно с числовыми значениями, обозначающими расстояния от датчика до ближайшей поверхности, на которую он направлен.

Программа для загрузки в arduino:

При необходимости, собранный мини-дальномер, можно подключить к автономному источнику питания (аккумулятору или батарейному блоку). Для отображения результатов измерения, устройство должно соединяться с компьютером. При желании и более глубоких познаниях, его можно подключить к компактному дисплею, превратив в полностью портативный прибор.

Малый диапазон измерений и постоянной контакт с персональным компьютером, значительно сокращают область применения подобного модуля. Если самостоятельно собрать беспроводной дальномер, рекомендуем обратить внимание на ультрозвуковые датчики. В отдельной статье (ссылка), мы объяснили процесс сборки измерителя, основанного на этом принципе.

Источник: instrumentoria.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.