Localizador Laser

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"Escáner de rango láser" vuelve a dirigir aquí. No debe confundirse con el escáner 3D.

Un telémetro láser de largo alcance es capaz de medir distancias de hasta 20 km; montado en un trípode con un soporte angular. El sistema resultante también proporciona mediciones de azimut y elevación.

Un telémetro láser, también conocido como telémetro láser, es un telémetro que utiliza un rayo láser para determinar la distancia a un objeto. La forma más común de telémetro láser funciona según el principio del tiempo de vuelo enviando un pulso láser en un rayo estrecho hacia el objeto y midiendo el tiempo que tarda el pulso en reflejarse en el objetivo y devolverlo al emisor. Debido a la alta velocidad de la luz, esta técnica no es apropiada para mediciones submilimétricas de alta precisión, donde a menudo se utilizan la triangulación y otras técnicas.

Contenido

1 pulso
2 Precisión
3 Rango y error de rango
4 Cálculo
5 Tecnologías
6 aplicaciones
- 6.1 Militar
- 6.2 Modelado 3D
- 6.3 Silvicultura
- 6.4 Deportes
- 6.5 Procesos de producción industrial
- 6.6 Herramientas de medición láser
7 Precio
8 Seguridad
9 Véase también
10 referencias
11 Enlaces externos

Legumbres

El pulso se puede codificar para reducir la posibilidad de que el telémetro se bloquee. Es posible utilizar técnicas de efecto Doppler para juzgar si el objeto se acerca o se aleja del telémetro y, de ser así, a qué velocidad.

Precisión

La precisión del instrumento está determinada por el tiempo de subida o bajada del pulso láser y la velocidad del receptor. Uno que utiliza pulsos de láser muy nítidos y tiene un detector muy rápido puede alcanzar un objeto dentro de unos pocos milímetros.

Rango y error de rango

A pesar de que el rayo es estrecho, eventualmente se extenderá a largas distancias debido a la divergencia del rayo láser, así como debido a los efectos de centelleo y desviación del rayo, causados por la presencia de burbujas de aire en el aire que actúan como lentes que varían en tamaño desde microscópico a aproximadamente la mitad de la altura de la trayectoria del rayo láser sobre la tierra.

Estas distorsiones atmosféricas , junto con la divergencia del láser en sí y con vientos transversales que sirven para empujar las burbujas de calor atmosféricas lateralmente, pueden combinarse para dificultar la obtención de una lectura precisa de la distancia de un objeto, por ejemplo, debajo de algunos árboles o detrás de arbustos., o incluso en largas distancias de más de 1 km en terrenos desérticos abiertos y despejados.

Parte de la luz láser puede reflejarse en hojas o ramas que están más cerca que el objeto, dando un retorno temprano y una lectura demasiado baja. Alternativamente, en distancias mayores de 1200 pies (365 m), el objetivo, si está cerca de la tierra, puede simplemente desvanecerse en un espejismo, causado por gradientes de temperatura en el aire cerca de la superficie calentada que dobla la luz láser. Todos estos efectos deben tenerse en cuenta.

Cálculo

Principios de tiempo de vuelo aplicados a la radiogoniometría láser.

La distancia entre los puntos A y B viene dada por

D={\frac {ct}{2}}

D= C t 2

{\ Displaystyle D = {\ frac {ct} {2}}}

D = {\ frac {ct} {2}}

donde c es la velocidad de la luz yt es la cantidad de tiempo para el viaje de ida y vuelta entre A y B.

t={\frac {\phi }{\omega }}

t= ϕ ω

{\ Displaystyle t = {\ frac {\ phi} {\ omega}}}

{\ Displaystyle t = {\ frac {\ phi} {\ omega}}}

donde φ es el retardo de fase producido por la luz que viaja y ω es la frecuencia angular de la onda óptica.

Luego, sustituyendo los valores en la ecuación,

D={\frac {1}{2}}ct={\frac {1}{2}}{\frac {c\phi }{\omega }}={\frac {c}{4\pi f}}(N\pi +\Delta \phi)={\frac {\lambda }{4}}(N+\Delta N)

D= 1 2Ct= 1 2 C ϕ ω= C 4 π F(norteπ+Δϕ)= λ 4(norte+Δnorte)

{\ Displaystyle D = {\ frac {1} {2}} ct = {\ frac {1} {2}} {\ frac {c \ phi} {\ omega}} = {\ frac {c} {4 \ pi f}} (N \ pi + \ Delta \ phi) = {\ frac {\ lambda} {4}} (N + \ Delta N)}

{\ Displaystyle D = {\ frac {1} {2}} ct = {\ frac {1} {2}} {\ frac {c \ phi} {\ omega}} = {\ frac {c} {4 \ pi f}} (N \ pi + \ Delta \ phi) = {\ frac {\ lambda} {4}} (N + \ Delta N)}

En esta ecuación, λ es la longitud de ondaC/F; Δφ es la parte del retardo de fase que no cumple con π (es decir, φ módulo π); N es el número entero de semiciclos de onda del viaje de ida y vuelta y Δ N la parte fraccionaria restante.

Tecnologias

Un IRST OLS-27 con telémetro láser en el Sukhoi Su-27

Tiempo de vuelo : mide el tiempo que tarda un pulso de luz en viajar hasta el objetivo y regresar. Con la velocidad de la luz conocida y una medición precisa del tiempo empleado, se puede calcular la distancia. Muchos pulsos se disparan secuencialmente y la respuesta promedio se usa con mayor frecuencia. Esta técnica requierecircuitos de temporización de subnanosegundos muy precisos.

Desplazamiento de fase de frecuencia múltiple: esto mide el desplazamiento de fase de múltiples frecuencias en la reflexión y luego resuelve algunas ecuaciones simultáneas para dar una medida final.

Interferometría : la técnica más precisa y útil para medir cambios en la distancia en lugar de distancias absolutas.

Aplicaciones

Militar

Un soldado estadounidense con un telémetro láser GVS-5

Los telémetros proporcionan una distancia exacta a los objetivos ubicados más allá de la distancia de los disparos a quemarropa a los francotiradores y la artillería. También se pueden utilizar para el reconocimiento y la ingeniería militares.

Los telémetros militares portátiles funcionan a distancias de 2 km a 25 km y se combinan con binoculares o monoculares. Cuando el telémetro está equipado con una brújula magnética digital (DMC) y un inclinómetro, es capaz de proporcionar azimut magnético, inclinación y altura (longitud) de los objetivos. Algunos telémetros también pueden medir la velocidad de un objetivo en relación con el observador. Algunos telémetros tienen interfaces de cable o inalámbricas que les permiten transferir sus datos de medición a otros equipos como computadoras de control de incendios. Algunos modelos también ofrecen la posibilidad de utilizar módulos adicionales de visión nocturna. La mayoría de los telémetros portátiles utilizan baterías estándar o recargables.

Un equipo de francotiradores holandés de la ISAF mostrando su rifle Accuracy International AWSM. 338 Lapua Magnum y binoculares de telémetro láser VECTOR IV Leica / Vectronix

Los modelos más potentes de telémetros miden distancias de hasta 25 km y normalmente se instalan en un trípode o directamente en un vehículo o plataforma de armas. En este último caso, el módulo de telémetro está integrado con equipos de observación térmica, de visión nocturna y diurna a bordo. Los telémetros militares más avanzados se pueden integrar con computadoras.

Para hacer que los telémetros láser y las armas guiadas por láser sean menos útiles contra objetivos militares, es posible que varias armas militares hayan desarrollado pintura absorbente de láser para sus vehículos. Independientemente, algunos objetos no reflejan muy bien la luz láser y es difícil usar un telémetro láser en ellos.

El primer telémetro láser comercial fue el Barr amp; Stroud LF1, desarrollado en asociación con Hughes Aircraft, que estuvo disponible en 1965. A este le siguió el Barr amp; Stroud LF2, que integró el telémetro en una mira de tanque, y se utilizó en el tanque Chieftain en 1969, el primer vehículo equipado con tal sistema. Ambos sistemas utilizaron láseres de rubí.

modelado 3D

Este escáner LIDAR se puede utilizar para escanear edificios, formaciones rocosas, etc., para producir un modelo 3D. El LIDAR puede apuntar su rayo láser en un amplio rango: su cabeza gira horizontalmente, un espejo gira verticalmente. El rayo láser se utiliza para medir la distancia al primer objeto en su camino.

Los telémetros láser se utilizan ampliamente en el reconocimiento de objetos en 3-D, en el modelado de objetos en 3-D y en una amplia variedad de campos relacionados con la visión por computadora. Esta tecnología constituye el corazón de los denominados escáneres 3D de tiempo de vuelo. A diferencia de los instrumentos militares descritos anteriormente, los telémetros láser ofrecen capacidades de escaneo de alta precisión, con modos de escaneo de una cara o de 360 grados.

Se han desarrollado varios algoritmos para fusionar los datos de rango recuperados desde múltiples ángulos de un solo objeto para producir modelos 3D completos con el menor error posible. Una de las ventajas que ofrecen los telémetros láser sobre otros métodos de visión por computadora es que la computadora no necesita correlacionar características de dos imágenes para determinar la información de profundidad como en los métodos estereoscópicos.

Los telémetros láser utilizados en aplicaciones de visión por computadora a menudo tienen resoluciones de profundidad de décimas de milímetros o menos. Esto se puede lograr mediante el uso de técnicas de medición de triangulación o refracción en lugar de las técnicas de tiempo de vuelo utilizadas en LIDAR.

Silvicultura

Telémetro láser TruPulse utilizado para inventarios forestales (en combinación con la tecnología Field-Map )

Los telémetros láser especiales se utilizan en la silvicultura. Estos dispositivos tienen filtros antihojas y funcionan con reflectores. El rayo láser se refleja solo en este reflector y, por lo tanto, se garantiza una medición exacta de la distancia. Los telémetros láser con filtro antihojas se utilizan, por ejemplo, para inventarios forestales.

Deportes

Los telémetros láser se pueden utilizar eficazmente en varios deportes que requieren una medición de distancia precisa, como el golf, la caza y el tiro con arco. Algunos de los fabricantes más populares son Caddytalk, Opti-logic Corporation, Bushnell, Leupold, LaserTechnology, Trimble, Leica, Newcon Optik, Op. Electrónica, Nikon, Swarovski Optik y Zeiss. Muchos telémetros de Bushnell vienen con funciones avanzadas, como ARC (compensación de rango de ángulo), capacidad de distancia múltiple, pendiente, JOLT (vibrar cuando el objetivo está bloqueado) y búsqueda de clavijas. El ARC se puede calcular a mano usando la regla del fusilero, pero generalmente es mucho más fácil si dejas que un telémetro lo haga cuando estás cazando. En el golf, donde el tiempo es más importante, un telémetro láser resulta útil para localizar la distancia a la bandera. Sin embargo, no todas las funciones son 100% legales para los torneos de golf. Muchos cazadores en el este de los EE. UU. No necesitan un telémetro, aunque muchos cazadores occidentales los necesitan, debido a las distancias de disparo más largas y los espacios más abiertos.

Procesos de producción industrial

Una aplicación importante es el uso de la tecnología de telémetro láser durante la automatización de sistemas de gestión de existencias y procesos de producción en la industria del acero.

Herramientas de medición láser

Telémetro láser: Bosch GLM 50 C

Los telémetros láser también se utilizan en varias industrias como la construcción, la renovación y el sector inmobiliario como alternativa a una cinta métrica, y Leica Geosystems lo introdujo por primera vez en 1993 en Francia. Para medir un objeto grande como una habitación con una cinta métrica, se necesitaría que otra persona sostenga la cinta en la pared del fondo y una línea clara en línea recta a través de la habitación para estirar la cinta. Con una herramienta de medición láser, un operador puede completar el trabajo con solo una línea de visión. Aunque la cinta métrica suele ser más precisa, las herramientas de medición láser se pueden calibrar para que sean fiables en general al realizar varias mediciones. Las herramientas de medición láser generalmente incluyen la capacidad de producir algunos cálculos simples, como el área o el volumen de una habitación, así como cambiar entre unidades imperiales y métricas. Estos dispositivos se pueden encontrar en ferreterías y mercados en línea.

Precio

Los telémetros láser pueden variar en precio, dependiendo de la calidad y aplicación del producto. Los telémetros de grado militar deben ser lo más precisos posible y también deben alcanzar grandes distancias. Esto podría superar los cientos de miles de dólares. En otras aplicaciones civiles, como la caza o el golf, son más asequibles y mucho más accesibles.

La seguridad

Los telémetros láser se dividen en cuatro clases y varias subclases. Los telémetros láser disponibles para los consumidores suelen ser dispositivos láser de clase 1 o clase 2 y se consideran relativamente seguros para la vista. Independientemente de la clasificación de seguridad, siempre debe evitarse el contacto visual directo. La mayoría de los telémetros láser para uso militar superan los niveles de energía de láser de clase 2.