Загрузка...Лазерная рулетка своими руками
Лазерный дальномер из web камеры
В продаже, есть большое количество, дешёвых, датчиков – дальномеров, в их числе ультразвуковые и инфракрасные. Все эти устройства работают хорошо, но из – за значительного веса, не подходят для летающих роботов. Миниатюрный робот вертолет, например, может нести около 100г полезной нагрузки. Это даёт возможность использовать, для поиска препятствий и предотвращения столкновений с ними, машинное зрение, используя веб-камеры (или другие миниатюрные, беспроводные камеры с подключением к компьютеру через USB). А еще лучше, установить две камеры, что обеспечит роботу, стерео зрение, таким образом, благодаря информации о глубине изображения, улучшится обход препятствий. Недостатком этой идеи, является, добавление веса второй камеры.
В этой статье описывается, как маленькая лазерная указка, вместе с одной web камерой, может обеспечить моно машинное зрение, с большим диапазоном информации.
Этот проект основан на статье найденной здесь.
Принцип работы
Смотрите рисунок ниже. Лазерная точка проектируется на возможное препятствие, лежащие в поле зрения камеры, расстояние до этого препятствия может быть легко вычислено. Математика здесь очень простая, обработку данных лучше всего производить в компьютерных приложениях.
Итак, вот как это работает. Лазерный луч проецируется на объект в поле зрения камеры. Этот луч должен быть идеально параллелен оптической оси камеры. Лазерная точка захватывается вместе с остальной сценой. Простой алгоритм ищет на изображении яркие пиксели. Предполагая, что точка лазера является яркой на фоне более тёмной обстановки (я использовал обычную лазерную указку купленную в магазине за доллар), изначально положение точки в кадре не известно. Затем нам нужно рассчитать дальность до объекта, основываясь на том, где вдоль оси Y находится лазерная точка, чем ближе она к центру изображения, тем дальше находится объект.
Как мы видим из рисунка выше, расстояние (D) может быть рассчитано по формуле:
Конечно, для решения этого уравнения, вы должны знать, h- фиксированное расстояние между лазерной указкой и камерой. Знаменатель высчитывается так:
Соединив два предыдущих уравнения, мы получим:
Итак, количество пикселей от центра плоскости изображения до лазерной точки может быть просто рассчитано с картинки. А как насчет других параметров в этом уравнении? Для их получения мы должны выполнить калибровку.
Для калибровки системы, мы будем собирать серию измерений, где нам известно, дальность до цели, а также количество пикселей центра изображения до точки лазера. Эти данные записываем в таблицу ниже:
Лазерная рулетка своими руками
Доброго времени суток читающим! Наверняка не я единственный задавался вопросом приобретения, а лучше создания своими руками достаточно точного дальномера, с возможностью измерять расстояния не менее нескольких км. Как то давно познакомился с интересным материалом, благодаря которому я научился приблизительно измерять расстояния методом «тысячных». При пользовании этим методом, как вы знаете, нужно знать размеры удаленного предмета. Кто сталкивался, знает что в горах сложно найти
предмет со знакомыми размерами. Поэтому хотелось так же иметь и другой способ, не требующий обязательных условий. Вчера в интернете случайно попалась конструкция самодельного оптического дальномера.
Далее немного копипаста:
«Определить расстояние на глаз трудно. Более или менее человек справляется с этой задачей на ровной местности. Если же между предметом и наблюдателем овраг или река, то ошибиться можно в два-три раза.
Точно оценить расстояние до различных предметов вам поможет зеркальный дальномер.
Сделайте из 33-мм фанеры, тонких дощечек или другого жесткого листового материала заготовки, соедините их столярным клеем в продольный футляр, оставив открытой верхнюю крышку 4. Торцевые стенки 5 делают после того, как уже склеен желоб из деталей 1, 2 и 3. Затем в верхней части коробки укрепите полоски зеркала размером 25×50 мм, как показано на рисунке. Зеркало А приклейте намертво клеем БФ-2 к бруску, соединяющему детали 2 и 5, а зеркало Б — на лыску вращающейся оси.
Вставьте эту ось нижним концом в отверстие детали 3, накройте футляр крышкой 4 так, чтобы верхний конец оси попал в отверстие детали 4. Наденьте на верхний конец оси стрелку-указатель (из жести или алюминия), смазав место соединения клеем БФ-2, и укрепите защитный хомутик.
Следующий этан работы — градуировка. Отмерьте мерной лентой или рейкой 50 м от какого-нибудь вертикального предмета, например телеграфного столба, и встаньте на это место. Медленно поворачивая зеркало Б, совместите изображения нижней и верхней частей столба. Отметьте положение стрелки на шкале риской и против этой риски напишите: «50 м». Затем отмерьте от столба 100 м, опять совместите изображения «половинок» столба, риской отметьте положение стрелки, написав против нее: «100 м» — и т. д. После градуировки расстояния между рисками на глаз разделите на более мелкие части.
Точность дальномера зависит и or длины стрелки: чем она длиннее, тем большее расстояние проходит ее конец (при том же угле поворота зеркала Б). Но особенно длинной делать стрелку не стоит — интервал измеряемых расстояний от этого уменьшается. Чтобы пыль не проникала внутрь прибора, в три отверстия вставьте кусочки стекла, тонкого плексигласа или прозрачного целлулоида.
Готовый прибор покрасьте нитро или масляной краской в защитный цвет.»
Так же в других статьях читал что можно вместо зеркал использовать лазерные указки, небольшой увеличительный прибор(мини монокль какой нибудь)
Хочу узнать, сталкивался ли кто либо с таким прибором? Если да, какие тонкости в конструкции есть? Из каких подходящих деталей можно изготовить? Рекомендуемая длина прибора для более точного измерения и на большие дистанции. И вообще буду рад любым мыслям о дальномере- этом и других вообще. Спасибо!
Выбор и эксплуатация лазерного дальномера
Лазерная рулетка незаменима в строительстве и отделке, туризме и лесничестве, во многих других отраслях. Ею можно производить замеры не только в помещениях, но и на улице. Ведь максимальная дальность измерения достигает 250 метров, а с использованием отражателя 900 метров. В отличие от обычной рулетки, электронная измеряет точнее, быстрее и без помощи второго человека. Как правильно выбрать строительный лазерный дальномер?
Устройство и принцип действия лазерной рулетки
Лазерная рулетка представляет собой небольшой прибор, состоящий из оптических и электронных компонентов.
Устройство лазерной рулетки
Устройство лазерной рулетки
- Корпус. У большинства приборов он сделан из пластика и имеет эргономичные вставки. Корпус защищает устройство от влаги и пыли.
- Излучатель сигнала.
- Приёмник сигнала.
- Преобразователь сигнала. Находится в корпусе. Преобразует световой формат в цифровой.
- Дисплей. На него выводятся полученные данные. Выполнен на жидких кристаллах. Для хорошей видимости в дневное время дисплей имеет сильную подсветку.
- Электронный блок управления. Расположен внутри корпуса.
- Аккумулятор.
- Панель управления с кнопками.
Лазерная рулетка не измеряет расстояние в буквальном смысле. Она обрабатывает полученные данные, преобразуя их в расстояние.
Схема работы лазерного дальномера
Принцип действия прибора заключается в следующем:
- Пользователь нажимает на кнопку;
- Прибор генерирует световой поток и с помощью излучателя посылает его в прямом направлении;
- Дойдя до цели, луч возвращается обратно, попадая в приёмник;
- Преобразователь конвертирует световой поток в цифровой сигнал;
- Процессор вычисляет расстояние исходя из времени прохождения луча туда и обратно, и скорости движения;
- Полученный результат выводится на дисплей. Скорость обработки данных у бытовых приборов до 3 секунд, а профессиональные срабатывают за долю секунды.
Функции и применение строительного дальномера
Лазерная рулетка не только измеряет расстояния, но и выполняет другие функции, в зависимости от модели:
- вычисляет площади, периметры и объёмы помещений;
- функция Пифагора позволяет делать замеры труднодоступных объектов;
Применение функции Пифагора
Передняя и задняя грань прибора
Замер от угла с помощью выдвижной скобы
Включение в прибор дополнительных функций увеличивает его стоимость.
Видео: обзор функций дальномера для строительства
Применение лазерного дальномера достаточно широко:
- строительство;
- ремонт и отделка помещений;
- производство и монтаж мебели;
- монтаж оборудования;
- топографическая съёмка;
- геодезия;
- ландшафтный дизайн;
- туризм и альпинизм;
- лесничество и охота;
- геология и археология;
- монтаж рекламных плакатов.
Как выбрать электронную рулетку
При выборе лазерной рулетки определите задачи, для которых вы будете её использовать, чтобы не переплачивать за наличие всевозможных функций прибора. Основные критерии выбора:
- класс прибора:
- бытовой. Дальность действия до 60 метров. Погрешность измерений 1,5 мм. Для замеров в квартире, частном доме или дачном участке этого вполне достаточно;
- профессиональный. Дальность действия до 250 метров и выше. Погрешность достигает 1 метра;
- класс лазера:
- 1-й класс имеет луч мощностью менее 1 мВт. Цвет зелёный и хорошо виден и безопасен для глаз. Такой тип лазера используется в профессиональных дальномерах;
- 2 класс имеет луч мощностью 1 мВт. Цвет красный. Опасен для человеческого глаза. Используется в бытовых дальномерах;
- наличие оптического прицела или визира. На бытовых приборах устанавливается редко;
Дальномер с оптическим прицелом
Для строительства простых измерений расстояния, площади и объёма не достаточно. Присмотритесь к профессиональным приборам с расширенным функционалом.
Как пользоваться цифровым измерительным устройством
Лазерные рулетки разных моделей отличаются функционалом. Рассмотрим самые распространённые варианты используемых функций.
Кнопки панели управления
Кнопки панели управления
- 1 — кнопка включения прибора и запуска измерения;
- 2 — кнопка активации цифровой камеры;
- 3 — крестообразный джойстик. В центре расположена кнопка ввода действия и знака «равно»;
- 4 — кнопка отмены действия и выключения прибора;
- 5 — с помощью этих кнопок можно запрограммировать часто используемые функции. По одной функции на каждую кнопку;
- 6 — переход к просмотру и выбору функций;
- 7 — кнопки для простого сложения и вычитания.
- для включения дальномера нажмите кнопку 1;
- продольное измерение. Если вы работаете с прибором при ярком солнечном свете, то нажмите кнопку 2. На дисплее появится изображение объекта с крестиком посередине. Это точка визирования. Вам не надо искать в пространстве лазерный луч. Ориентируйтесь по этому крестику. Нажмите кнопку 1. Через пару секунд появится результат на дисплее. Для удаления результата нажмите кнопку 4;
Дальномер лазерный интересный принцип работы и критерии выбора
Электронный прибор, позволяющий определить расстояние до объекта дистанционно, называется лазерным дальномером или рулеткой. Свое применение устройства нашли не только в строительстве, но и других сферах, например, ландшафтный дизайн, военная промышленность, инженерная деятельность и т.п. Если запланирован ремонт в доме или строительство пристройки, то как выбрать лазерную рулетку, задаются многие, кто хочет упростить и ускорить выполнение работ.
Лазерная рулетка и ее назначение
Лазерная линейка — это третье название оптического электронного прибора для измерения расстояний между двумя точками. Главным его назначением является замер длины от одного объекта к другому. Этот инструмент предназначен для облегчения труда при проведении измерительных работ. Главное удобство дальномера в том, что он исключается необходимость применения механических рулеток, линеек и прочих устройств, измерения которыми требуют помощи напарника.
Лазерные рулетки меряют длину дистанционно, то есть мастеру достаточно направить их на поверхность, расстояние до которой надо узнать, и считать показания на дисплее устройства. Если в квартире измерить длину не трудно обычной рулеткой, то на больших расстояниях прибору нет равных.
Дальномером инструмент называют, так как он позволяет измерять протяженность на большие расстояния, облегчая тем самым физический труд человека. Это удобно, когда надо узнать длину пролета между колодцами телефонной канализации, определить протяженность труб и теплоцентралей, а также выявить промежуток между стенками. Измеритель длины можно применять не только для того, чтобы узнать расстояние между двумя точками, но еще и для реализации следующих задач:
- Вычисление площади помещения. Дальномер автоматически осуществляет расчет, для чего надо указать соответствующие данные — длину, ширину и высоту
- Выявление объема помещения или соответствующих объектов, например, бочки, баки и прочие виды тары
- Произвести вычисления по теореме Пифагора
По конструкции лазерный дальномер — это устройство, основу которого представляет светодиодный излучатель. Это красная или зеленая точка, которая проецируется на измеряемую поверхность. Расстояние измеряется по длине луча. Показания отображаются в понятном для человека виде на ЖК-дисплее. На пульте управления имеются кнопки управления, позволяющие осуществлять переключения режимов.
На панели управления можно выбрать единицы измерений — сантиметры, миллиметры, дециметры и метры. Дополнительно устройства могут оснащаться вспомогательными элементами — визиры, видеокамеры и т.п. Конструктивно устройство имеет вид мобильного телефона, но есть модели и больших размеров. Миниатюрный лазерный дальномер стоит недорого, поэтому каждый может себе позволить себе такое приобретение при проведении ремонтных и строительных работ.
На чем основан принцип работы дальномера
Функционирование лазерного дальномера-рулетки заключается в снятии замеров по времени, за которое происходит отражение луча в одном направлении и обратно (время отклика). Такого типа принцип работы позволяет узнать расстояние с максимальной точностью. Создаваемый луч лазера проецируется на поверхность, а затем отражается от нее, возвращаясь к приемнику. В зависимости от времени возврата луча происходит выявление протяженности до объекта. Исчисления производятся микроконтроллером, который размещен в приборе.
Многие говорят о том, что принцип работы лазерного дальномера заключается по времени — от прохождения создаваемого луча и его возврате обратно. Инструмент при этом осуществляет исчисления времени возврата луча, на основании которого и выдаются соответствующие показатели длины. Однако так работают далеко не все приборы. Рассмотрим, как работает дальномер лазерный импульсного типа, которым можно измерять расстояние до 15000 метров.
- Дальномер излучает не только световой луч, но и серию импульсов высокочастотного диапазона. Эти импульсы имеют вид синусоиды, подобной работе переменного тока
- Частота импульсов одинаковая и не изменяется в зависимости от длины луча. Когда луч достигает цели (поверхности), то он отражается от нее, и возвращается обратно, фиксируясь приемником устройства
- При достижении цели происходит преобразование сигнала, который возвращается к приемнику без изменения частоты, но с изменением синусоиды
- Далее в работу включается микроконтроллер, который исчисляет не время возврата синусоиды, а сдвиг фаз, который сформировался
- На основании данных сдвига фаз происходит вычисление расстояния до измеряемого объекта
Выше показано схематически, как работает лазерный дальномер импульсного типа. Работать рассматриваемым устройством достаточно просто, поэтому как правильно пользоваться лазерным дальномером, не возникает вопросов. К одной точке надо приложить прибор, а затем спроецировать луч на объект, расстояние к которому надо определить. В течение нескольких секунд на экран ЖК-дисплея выводится информация о протяженности в цифровом значении.
Критерии выбора
Зачем покупать лучший лазерный дальномер, если планируется пользоваться ним от случая к случаю. Приборы, измеряющие расстояние до 30 метров обойдутся в 5000-6000 рублей. Китайские аналоги стоят в 2 раза дешевле, но и служат они не так долго, как фирменные модели, например, Bosch, Интерскол и прочие. Устройства, способные измерять на расстояние до 300 метров, стоят не менее 25000 рублей, поэтому первый и самый главный критерий выбора лазерного измерителя — это дальность его действия. Все зависит от того, где планируется проводить работы:
- Если в помещении, то хватит прибора с дальностью действия в 30 метров
- Если на улице, тогда здесь необходимо учитывать максимальную дальность измерений. Лучше покупать прибор с запасом измерения длины, поэтому подойдут модели на 100, 150, 200 или 300 метров
При покупке также необходимо учесть такие критерии:
- Наличие встроенного визира. Если планируется работы проводить на улице, то наличие визира на приборе является обязательным. Визиры бывают цифровыми и оптическими. Оптический визир реализован за счет применения линзы, а цифровой работает от применения дисплея. Попытка сэкономить, и купить лазерный дальномер без визира, приведет к тому, что результаты замеров будут иметь большие погрешности. Если лазерный дальномер будет применяться в помещении, то для этого подойдут модели без визиров
- Минимальная длина измерений. Многие при покупке не учитывают данный критерий, поэтому в итоге не могут измерить прибором расстояние до 50 см. Однако такое расстояние не трудно измерить линейкой или механической рулеткой, но при покупке обязательно обратите внимание не только на максимальную длину замеров, но и минимальную
- Точность показаний или погрешность. Здесь все просто, чем дороже дальномер, тем меньше показатель погрешности. Еще точность показаний зависит от измеряемого расстояния, и чем оно больше, тем погрешность соответственно выше. Устройства из категории недорогих до 5-6 тысяч рублей имеют параметры погрешности, которые находятся в пределах от 1,5 до 3 мм. Дорогие модели имеют параметры погрешности до 0,5-1 мм
- Функционал инструмента — чем больше опций (различные расчеты, подсчеты, вычисления), тем дороже прибор. Самые простые модели способны только мерять расстояние до 20-30 метров, и стоят они обычно не более 3-4 тысяч рублей. Более дорогие измеряют длину до 100 метров, и при этом они способны самостоятельно производить вычисления. Самые усовершенствованные модели не только меряют большие расстояния до 300 метров, но они еще и способны исчислять площадь треугольников, вычислять координаты точек, длину кривых участков и т.п.
Нужен ли самый дорогой и продвинутый дальномер, решать надо самостоятельно. Все зависит от того, для каких целей покупается измерительный инструмент. Если только работать в помещении, то хватит обычной модели, а если же сфера деятельности связана с проведением геодезических или инженерных измерений, тогда стоит обратить внимание на модели, стоимость которых начинается от 15 тысяч рублей.
Учимся пользоваться лазерным дальномером правильно
Пришло время разобраться, как правильно необходимо работать лазерным измерителем расстояний. К каждой модели прибора прилагается инструкция, которая не только научит правильно пользоваться инструментом, но и позволит разобраться с функционалом. Общая картина, как пользоваться лазерной рулеткой для определения длины, выглядит следующим образом:
- Первоначально устройство включается. Работают устройства от автономных источников питания, которыми могут выступать обычные пальчиковые батарейки или литий-ионные аккумуляторы. Включается дальномер путем нажатия кнопки включения
- После включения начнет светиться дисплей. Используя кнопки управления, следует выставить соответствующий режим измерений. На обычных устройствах нужно выбрать единицу измерения
- Установить прибор в первой точке, от которой необходимо произвести измерения. Для этого все агрегаты имеют специальную отметку, по которой нужно ориентироваться при измерениях
- Как только аппарат будет установлен в первой точке и направлен к поверхности, расстояние до которой нужно определить, остается только нажать кнопку для начала исчислений
- Уже через 2-3 секунды соответствующая информация будет отображена на экране
При использовании прибора надо учитывать такой параметр, как температурные условия. Для дальномеров уличного применения это не столько важно, как для устройств в помещении. Проводить измерения рекомендуется при положительных температурах, а также с достаточным количеством освещения.
Если измерения проводятся на улице, то при этом надо учитывать ряд некоторых рекомендаций:
- Замеры лучше проводить в пасмурную погоду, так как яркие солнечные лучи будут способствовать искажению измерений
- Не рекомендуется проводить работы при сильном тумане, запыленности воздуха или его загазованности
- Дальномер должен быть зафиксирован на штативе при использовании во время ветреной погоды. Если держать прибор в руках, то даже малейшие колебания будут способствовать снижению качества измерений
При использовании инструментов необходимо учитывать, что модели, предназначенные для измерений внутри помещений, не предназначены для работы на улице, поэтому любые факторы, как дождь или пыль может повлечь за собой ускоренный выход из строя инструмента. Лазерные дальномеры от 100 до 300 метров можно применять для определения расстояний внутри помещений.
Подводя итог, надо сказать, что без такого инструмента, как лазерный дальномер можно обойтись, но при этом измерительные работы будут выполняться долго и с большими физическими затратами. Работа с устройствами предусматривает соблюдение следующих факторов:
- Хранить инструмент следует в сухом и теплом помещении
- Если в устройстве используется литий-ионный аккумулятор, то необходимо контролировать, чтобы он всегда был заряжен
- Нельзя допускать физическое воздействие на инструмент, то есть его ударение, придавливание и т.п.
- Нельзя направлять луч лазера в глаза человеку или животным. Это может стать причиной ухудшения зрения, а также получения ожогов
При малейших повреждениях и ударах инструмента могут возникнуть его неисправности и увеличение погрешности. Чтобы проверить погрешность прибора, необходимо измеренное расстояние перемерить механической рулеткой. Выбрав правильно лазерный дальномер, можно облегчить выполнение измерительных работ.