Laser distantzia-neurgailuak ezinbesteko tresna bihurtu dira kirol eta eraikuntza arloetatik hasi eta ikerketa militar eta zientifikoetaraino. Gailu hauek distantziak zehaztasun handiz neurtzen dituzte laser pultsuak igorriz eta haien islapenak aztertuz. Nola funtzionatzen duten ulertzeko, ezinbestekoa da haien osagai nagusiak aztertzea. Artikulu honetan, laser distantzia-neurgailu baten atal nagusiak eta neurketa zehatzak emateko duten eginkizuna aztertuko ditugu.
1. Laser diodoa (igorlea)
Laser distantzia-neurgailu guztien bihotzean laser diodoa dago, neurketarako erabiltzen den argi-izpi koherentea sortzen duena. Normalean infragorri hurbileko espektroan funtzionatzen du (adibidez, 905 nm edo 1550 nm-ko uhin-luzeretan), eta diodoak argi-pultsu labur eta fokatuak igortzen ditu. Uhin-luzeraren aukeraketak segurtasuna (gizakien begiak babesteko) eta errendimendua orekatzen ditu ingurumen-baldintza aldakorretan. Kalitate handiko diodoek izpi-intentsitate koherentea bermatzen dute, funtsezkoa distantzia luzeko zehaztasunerako.
2. Lente optikoen sistema
Lente optikoen sistemak bi funtzio nagusi betetzen ditu:
- Kolimazioa: Igorritako laser izpia estutu eta izpi paralelo batean lerrokatzen da distantzian zeharreko sakabanaketa minimizatzeko.
- Fokatzea: Itzultzen den islatutako argiarentzat, lenteek sakabanatutako fotoiak detektagailuan kontzentratzen dituzte.
Distantzia-neurgailu aurreratuek lente erregulagarriak edo zoom gaitasunak izan ditzakete helburu-tamaina edo distantzia desberdinetara egokitzeko.
3. Fotodetektagailua (Hartzailea)
Fotodetektagailuak —askotan elur-jausi fotodiodo (APD) edo PIN diodo bat— islatutako laser pultsuak harrapatzen ditu. APDak nahiago dira distantzia luzeko aplikazioetarako, sentikortasun handia eta seinale ahulak anplifikatzeko gaitasuna dutelako. Inguruko argia (adibidez, eguzki-argia) iragazteko, banda-iragazki optikoak integratzen dira hargailuan, laserraren uhin-luzera espezifikoa bakarrik detektatzen dela ziurtatuz.
4. Hegaldi-denboraren (ToF) zirkuitua
Hegaldi-denboraren zirkuitua da distantzia kalkulatzen duen garuna. Igorritako pultsuaren eta detektatutako islapenaren arteko denbora-atzerapena neurtzen du. Argia abiadura ezagunean bidaiatzen duenez (~3×10⁸ m/s), distantzia formula hau erabiliz kalkulatzen da:
Abiadura ultra-handiko tenporizadoreak (pikosegundotan bereizmenarekin) funtsezkoak dira milimetro mailako zehaztasunerako, batez ere distantzia laburreko aplikazioetan.
5. Seinaleen Prozesatzeko Unitatea
Fotodetektagailutik datozen datu gordinak mikrokontrolagailu edo seinale digitalaren prozesadore (DSP) batek prozesatzen ditu. Unitate honek zarata iragazten du, ingurumen-faktoreak konpentsatzen ditu (adibidez, atmosferaren ahultzea) eta denbora-neurketak distantzia-irakurketa bihurtzen ditu. Algoritmo aurreratuek oihartzun anitz ere kudea ditzakete (adibidez, hostoak alde batera utzita zuhaitz-enbor bat apuntatzean).
6. Pantaila eta erabiltzaile interfazea
Distantzia-neurgailu gehienek LCD edo OLED pantaila dute neurketak erakusteko, askotan malda doikuntza, eskaneaketa jarraitua edo datuak erregistratzeko Bluetooth konexioa bezalako moduekin osatuta. Erabiltzailearen sarrerek —botoiak, ukipen-pantailak edo biraketa-markagailuak— erabilera-kasu espezifikoetarako pertsonalizazioa ahalbidetzen dute, hala nola golfa, ehiza edo topografia.
7. Energia-iturria
Bateria kargagarri trinko batek (adibidez, Li-ioi) edo botatzeko pilek elikatzen dute gailua. Energia-eraginkortasuna funtsezkoa da, batez ere kanpoan erabiltzen diren eskuzko modeloetarako. Distantzia-neurgailu batzuek energia aurrezteko moduak dituzte bateriaren iraupena luzatzeko jarduerarik ez dagoenean.
8. Etxebizitza eta Muntaketa Sistemak
Karkasa iraunkortasunerako eta ergonomiarako diseinatuta dago, askotan urarekiko edo kolpeen aurkako materialekin (IP sailkapena). Beste ekipamendu batzuekin (adibidez, kamerak, fusilak edo droneak) integratzeko, tripode-euskarriak edo Picatinny errailak bezalako muntaketa-aukerak sar daitezke.
Nola funtzionatzen duen guztiak elkarrekin
1. Laser diodoak pultsu bat igortzen du helbururantz.
2. Sistema optikoak izpia zuzentzen du eta islapenak biltzen ditu.
3. Fotodetektagailuak inguruko zaratatik iragazitako itzulera-seinalea jasotzen du.
4. ToF zirkuituak igarotako denbora kalkulatzen du.
5. Prozesadoreak denbora distantzia bihurtzen du eta emaitza bistaratzen du.
Ondorioa
Laser diodoaren zehaztasunetik hasi eta prozesatzeko algoritmoen sofistikazioraino, laser distantzia-neurgailu baten osagai bakoitzak funtsezko zeregina du zehaztasuna eta fidagarritasuna bermatzeko. Golflaria putt bat epaitzen edo lurra mapatzen ari den ingeniaria izan, elementu hauek ulertzeak zure beharretarako tresna egokia aukeratzen laguntzen du.
Argitaratze data: 2025eko martxoaren 18a