激光測距傳感器在無線物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 

激光測距傳感器的工作原理是，先由激光二極管對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖，經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號，記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，即實現(xiàn)測定目標(biāo)距離。

世界上首臺激光器，是由美國休斯飛機公司的科學(xué)家梅曼于1960年，首先研制成功的紅寶石激光器。美國軍方很快就在此基礎(chǔ)上開展了對激光裝置的研究。1961年，首一臺激光測距儀通過了美國軍方論證試驗，對此后激光測距儀很快就進(jìn)入了實用階段。由于激光測距儀價格不斷下調(diào)，工業(yè)上也逐漸開始使用激光測距儀。國內(nèi)外出現(xiàn)了一批新型的具有測距快、體積小、性能可靠等優(yōu)點的微型測距儀，

目前使用激光測距的方法一般為相位激光測距和脈沖激光測距。常用的是相位激光測距，相位激光測距是采用無線電波段頻率的激光，進(jìn)行幅度調(diào)制并將正弦調(diào)制光往返測距儀與目標(biāo)物間距離所產(chǎn)生的相位差測定，根據(jù)調(diào)制光的波長和頻率，換算出激光飛行時間，再依次計算出待測距離。該方法一般需要在待測物處放置反射鏡，將激光原路反射回激光測距儀，由接收模塊的鑒波器進(jìn)行接收處理。相比如脈沖測距相位測距測量距離較短，測量精度高。

北京德天馳鼎科技有限公司開發(fā)的無線物聯(lián)網(wǎng)控制器支持4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號接口，將輸出4~20mA信號的激光測距傳感器連接到無線物聯(lián)網(wǎng)控制器后，無線物聯(lián)網(wǎng)控制器經(jīng)過對信號的采集、濾波、放大處理后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過無線方式發(fā)送到遠(yuǎn)程云服務(wù)器。當(dāng)然任何輸出4~20mA或其它模擬信號的設(shè)備都可以與無線物聯(lián)網(wǎng)控制器連接，實現(xiàn)信號和數(shù)據(jù)的無線傳輸。無線物聯(lián)網(wǎng)控制器的通訊方式支持WIFI、4G、NB、GPRS、藍(lán)牙等多種網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確，抗干擾能力強，可以適應(yīng)諸多環(huán)境。

無線物聯(lián)網(wǎng)控制器的另一個重要特點是超低的待機功耗，最低可達(dá)2uA，內(nèi)置5000mAH電池供電時，續(xù)航時間可將近一年。而且支持移動端查看數(shù)據(jù)，自定義服務(wù)器等功能，可以滿足大部分項目需求。

圖1：松下HG-C系列激光測距傳感器

我們項目中選擇的是松下HG-C1200激光測距傳感器，其內(nèi)置高精度CMOS影像傳感器，測量范圍200±80mm，重復(fù)精度可達(dá)200um，性能非常穩(wěn)定。

圖2：技術(shù)員在組裝無線物聯(lián)網(wǎng)控制器和傳感器

圖3：傳感器與無線物聯(lián)網(wǎng)控制器組裝完成

設(shè)備組裝完成，配置服務(wù)器IP地址和端口號的參數(shù)后，設(shè)備會自動連接網(wǎng)絡(luò)并周期上傳數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程云服務(wù)器。傳輸完成后，設(shè)備自動進(jìn)入低功耗待機狀態(tài)。

圖4：使用上位機軟件讀取無線物聯(lián)網(wǎng)控制器數(shù)據(jù)

圖5：無線物聯(lián)網(wǎng)控制器還可以使用藍(lán)牙方式傳輸數(shù)據(jù)

圖6：數(shù)據(jù)上傳云端手機隨時可以輕松查看傳感器數(shù)據(jù)

無線物聯(lián)網(wǎng)控制器通過國家標(biāo)準(zhǔn)高低溫試驗，可穩(wěn)定在-40~+85度內(nèi)運行，安全可靠。

圖7：高低溫檢測報告

產(chǎn)品細(xì)節(jié)

應(yīng)用領(lǐng)域

相位式激光測距傳感器應(yīng)用廣泛，其測量距離從幾米到幾百米不等，精度一般在毫米級，與工業(yè)中大多數(shù)場景需求相符合。相位式激光傳感器用途包括尺寸測量、位置測量、形變監(jiān)測等，不同的場景作用不同。

工業(yè)場景：例如在金屬切割中通過將激光測距設(shè)備安裝在切割設(shè)備上，對切割長度進(jìn)行監(jiān)測，準(zhǔn)確進(jìn)行切割。此外還包括鋼鐵的鍛造和灌裝等。

橋梁建筑：通過激光測距傳感器對橋梁的上下橋面進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測桁架傾斜和變形；對古跡建筑的監(jiān)測，比如布達(dá)拉宮其建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)有多數(shù)裂縫，利用測距傳感器實時監(jiān)測，統(tǒng)計數(shù)據(jù)有效的控制和維護(hù)古建筑。

鐵路交通：鐵路的軌道監(jiān)測包括鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)測，鐵路隧道形變監(jiān)測，山區(qū)鐵路巖層的泥石流監(jiān)測等

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