레이저 기반 거리 센서의 작동 원리: ToF, 위상 편이 및 삼각 측량의 명확한 비교

레이저 기반 거리 센서의 작동 원리

레이저 기반 거리 센서는 로봇 공학 및 자율 주행부터 산업 자동화, 스마트 가전제품에 이르기까지 산업 전반의 기반 기술입니다. 레이저 거리 센서 는 센서와 대상 사이에서 빛이 이동하는 방식을 분석하여 물체가 얼마나 멀리 있는지 파악합니다.

그러나 모든 레이저 기반 거리 센서 같은 기술을 사용합니다. 이 글에서는 레이저 광의 세 가지 주요 유형을 살펴봅니다. 거리 측정 메서드:

  1. 비행 시간 (ToF)
  2. 위상 편이 측정
  3. 삼각 측량

각 접근 방식은 고유한 강점을 가지고 있으며 특정 사용 사례에 적합합니다. 자세히 알아보겠습니다.

1. 비행 시간(ToF) 센서

🔍 작동 방식

A 비행 시간 센서 는 레이저 펄스가 목표물까지 이동했다가 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 빛의 속도에 측정된 시간을 곱하고 2로 나누면 거리를 계산할 수 있습니다:
거리 = (광속 × 비행 시간) / 2
이 방법에는 일반적으로 적외선 레이저 다이오드, 고속 수신기, 정밀한 타이밍 회로가 사용됩니다.

✅ 장점

  • 긴 측정 범위(최대 수 미터 이상)
  • 빠른 응답 시간, 고속 애플리케이션에 이상적
  • 1D, 2D 및 3D 스캐닝 시스템과 호환 가능

⚠️ 제한 사항

  • 주변광 간섭의 영향을 받을 수 있음
  • 기본 광학 센서에 비해 더 높은 비용

📌 일반 애플리케이션

  • 로봇 내비게이션
  • 개체 탐지 창고에서
  • 스마트폰의 얼굴 인식(예: iPhone Face ID)

👉 장거리 ToF 센서 모델 보기

2. 위상 편이 레이저 측정

🔍 작동 방식

위상 편이 방식은 특정 주파수에서 변조된 연속파 레이저 빔을 전송합니다. 센서는 방출된 파동과 반사된 파동 사이의 위상차를 측정합니다. 위상 편이는 거리와 상관관계가 있으므로 시스템은 알려진 변조 주파수를 사용하여 범위를 계산합니다.

✅ 장점

  • 높음 측정 정확도 (밀리미터 수준)
  • 단거리 및 중거리 거리에서 안정적인 성능 제공
  • ToF보다 환경 변화에 덜 민감

⚠️ 제한 사항

  • 위상 비교를 위해 더 복잡한 전자 장치가 필요함
  • 장거리 애플리케이션에는 적합하지 않음

📌 일반 애플리케이션

  • 산업용 부품 포지셔닝
  • 정밀 검사 시스템
  • 컨베이어 벨트 정렬

👉 권장 참조: 광학 위상차 센서

3. 삼각 측량 방법

🔍 작동 방식

삼각 측량에서는 레이저가 대상 표면에 점을 투사합니다. 위치에 민감한 검출기(일반적으로 CMOS 센서)가 거리에 따라 이동하는 반사점의 변위를 관찰합니다. 시스템은 기하학적 원리를 사용하여 목표 거리를 계산합니다.

✅ 장점

  • 저렴한 비용과 컴팩트한 크기
  • 근거리(최대 수 미터)에서의 높은 정확도
  • 간단한 구조

⚠️ 제한 사항

  • 제한된 범위
  • 표면 반사율 및 각도에 민감

📌 일반 애플리케이션

  • 표면 프로파일링
  • 개체 치수 측정
  • 모바일 디바이스용 소형 센서

기능 비교 표: 레이저 기반 거리 센서(ToF, 위상 편이, 삼각 측량)

기능 / 방법ToF(비행 시간)위상 시프트삼각 측량
최대 범위★★★★★★★★☆☆★★☆☆☆
정확성★★★☆☆★★★★★★★★★★
응답 속도★★★★★★★★☆☆★★☆☆☆
비용 효율성★★☆☆☆★★★☆☆★★★★★
시스템 복잡성★★★☆☆★★★★☆★★☆☆☆
주변광 허용 오차★★☆☆☆★★★★☆★★☆☆☆

올바른 레이저 기반 거리 센서를 선택하는 방법

위상 레이저 센서

올바른 선택 레이저 거리 측정 기술은 특정 요구 사항에 따라 다릅니다:
1. 드론 착륙, 스마트 농업 또는 창고 자동화와 같은 장거리 측정의 경우 다음을 사용하십시오. ToF 센서.
2. 고정밀 산업용 포지셔닝을 위해서는 위상 편이 센서를 선택하세요.
3. 소형 로봇이나 모바일 디바이스의 거리 피드백처럼 비용 효율적인 근거리 작업의 경우 삼각 측량 방법을 고려하세요.

ToF 거리 센서
ToF 거리 센서
거리 레이저 센서 TTL
거리 레이저 센서 TTL
USB 레이저 센서
USB 레이저 센서

레이저 기반 거리 센서의 작동 원리를 이해하면 애플리케이션에 가장 적합한 솔루션을 선택할 수 있습니다. 비행 시간 센서, 광학 센서, 삼각 측량 기반 시스템 등 각 기술은 고유한 장점을 제공합니다.

고급 레이저 기반 거리 센서에 대해 자세히 알아보거나 프로젝트에 적합한 센서를 선택하는 데 전문가의 도움을 받으려면 언제든지 다음 연락처로 문의하십시오. 여기에서 기술팀에 문의하세요.

레이저 기반 거리 센서에 대해 자주 묻는 질문

1. ToF 센서와 위상 편이 센서의 차이점은 무엇인가요?

ToF 센서와 위상 편이 센서의 주요 차이점은 거리를 측정하는 방식에 있습니다. ToF(비행 시간) 센서는 레이저 펄스가 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하여 거리를 계산합니다. 반면 위상 편이 센서는 방출된 광파와 수신된 연속 광파의 위상차를 분석하여 거리를 결정합니다. ToF는 장거리에 더 적합하지만 위상 편이 센서는 단거리에서 더 높은 정밀도를 제공합니다.

2. 레이저 기반 거리 센서는 얼마나 정확하나요?

레이저 기반 거리 센서는 사용되는 기술에 따라 밀리미터 미만에서 센티미터 수준의 정확도를 달성할 수 있습니다. 위상 편이 센서는 더 높은 정밀도(±1mm)를 제공하는 반면 ToF 센서 는 허용 가능한 정확도(±2~5cm)로 장거리에 이상적입니다. 정확도는 표면 반사율과 주변광의 영향도 받습니다.

3. 장거리 센싱에 가장 적합한 거리 측정 방법은 무엇인가요?

ToF(비행 시간) 센서는 상대적으로 낮은 전력과 우수한 응답 시간으로 수 미터 이상, 최대 100m까지 측정할 수 있어 장거리 감지에 가장 적합합니다. 위상 편이 및 삼각 측량 방식은 중거리에 가까운 애플리케이션에 더 적합합니다.

4. 레이저 거리 센서를 아두이노 또는 라즈베리파이와 함께 사용할 수 있나요?

예, 많은 레이저 기반 거리 센서가 직렬, I2C 또는 UART 호환되는 인터페이스 아두이노 및 라즈베리파이 플랫폼을 지원합니다. 이 플랫폼은 DIY 로봇 공학, 자동화 및 교육 프로젝트에 널리 사용됩니다. 전압 호환성을 확인하고 사용 가능한 라이브러리를 확인하세요.

5. 비행 시간 센서의 용도는 무엇인가요?

ToF(비행 시간) 센서는 레이저 펄스가 반사되는 데 걸리는 시간을 측정하여 센서와 물체 사이의 거리를 측정하는 데 사용됩니다. 로봇 내비게이션, 장애물 회피, 레벨 감지, 제스처 인식 등의 용도로 사용됩니다.

6. 레이저 기반 거리 센서는 눈에 안전한가요?

대부분 레이저 거리 센서 일반적으로 정상적인 작동 조건에서 사람의 눈에 안전한 1등급 또는 2등급 레이저를 사용하세요. 항상 데이터시트에서 레이저 안전 등급을 확인하고 빔에 직접 장시간 노출되지 않도록 주의하세요.

7. 내 애플리케이션에 적합한 레이저 기반 거리 센서를 선택하려면 어떻게 해야 하나요?

올바른 레이저 기반 거리 센서를 선택하려면 다음 요소를 고려하세요:
필요한 측정 범위
정확도 및 해상도 요구 사항
대상 표면 유형(색상, 텍스처, 반사율)
주변 조명 조건
인터페이스 호환성(예: UART, I2C, RS232)
이를 애플리케이션(예: 로봇 공학, 자동화)과 비교하여 평가합니다, 건설)를 클릭하세요.

8. 초음파 센서에 비해 ToF 센서의 장점은 무엇인가요?

ToF 센서는 초음파 센서보다 빠른 응답 시간, 더 긴 범위, 더 높은 정확도를 제공합니다. 또한 부드럽거나 불규칙한 표면에서 더 나은 성능을 제공하며 주변 소음의 영향을 덜 받아 로봇 공학 및 자동화에 이상적입니다.

9. 레이저 거리 측정에서 '광학 센서'는 무엇을 의미하나요?

In 레이저 측정광학 센서는 반사된 레이저 빛을 감지하여 거리를 측정하는 센서를 말합니다. 여기에는 ToF, 위상 편이 및 삼각 측량 기술이 포함됩니다. 광학 센서는 비접촉식, 고속, 고정밀 측정을 제공합니다.

10. 레이저 기반 거리 센서는 실외나 밝은 햇빛 아래에서도 작동할 수 있나요?

예, 대부분의 레이저 기반 거리 센서는 실외 및 밝은 환경에서 작동하도록 설계되었습니다. 햇빛과 열악한 환경에서 성능을 보장하려면 주변광에 대한 내성이 높고 IP 등급 인클로저(예: IP65 이상)가 있는 모델을 선택하세요.

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