หลักการทำงานของเครื่องวัดระยะเลเซอร์ Distance Meter

เครื่องมือวัดระยะ (Distance Meter)

 
หลักการทำงานของเครื่องวัดระยะเลเซอร์

เครื่องวัดระยะชนิดเลเซอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดระยะสเกลที่ใช้หลักการทางแสง ถูกพัฒนาขึ้นในปีพ.ศ.2493 (ค.ศ.1950) ครั้งแรกใช้ คลื่นแสง (Light Wave) ต่อมาได้พัฒนามาเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Elecetromanetic Wave) ภายหลังจึงเปลี่ยนมาใช้รังสีอินฟราเรด (Infrared Rediation) และลำแสงเลเซอร์ (Laser Beams) ตาม ลำดับ การวัดระยะด้วยเครื่องวัดระยะชนิดเลเซอร์เป็นการวัดระยะ เส้นตรงหรือระยะเชิงเส้น (Linear Distance) เครื่องวัดระยะชนิด เลเซอร์ใช้หลักการทำงานแบบ time-of-flight เครื่องวัดจะส่งลำแสงเลเซอร์ในลักษณะของสัญญาณพัลส์(Pulse) ไปยังจุดที่ต้องการวัด และตรวจจับเวลาที่สัญญาณพัลส์ส่งไปกระทบเป้าแล้วสะท้อนกลับมา เพื่อคำนวณเป็นระยะทาง(R) ดังสมการข้างล่างนี้ R = c Td/2 เมื่อ R = ระยะทาง C = ความเร็วแสง และ Td = เวลาที่แสงเดิน ทางไปกลับระหว่างเครื่องวัดและเป้าหมาย

ในการวัดระยะทาง (Distance Measurement) ในปัจจุบันมีหลายวิธีให้เลือกวัดตามความเหมาะสมและความสะดวกของหน้างาน ไม่ว่าจะเป็นกล้องวัดระยะที่ใช้ในงานโยธา เครื่องวัดระยะด้วยอัลตราโซนิค (Ultrasonic Range Finder) หรือเครื่องวัดระยะด้วยคลื่นแสง (Laser Distance meter) ในที่นี้จะกล่าวถึงการทำงานของ  2 ประเภทหลังดังนี้

1 . Ultrasonic Range Finderหรือ เครื่องวัดระยะด้วยอัลตราโซนิค ใช้หลักการปล่อยคลื่นเสียงออกไปกระทบกับวัตถุที่ต้องการวัดระยะ เมื่อคลื่นเสียงสะท้อนกลับมาที่ตัวรับสัญญาณ จากนั้นในส่วนประมวลผลของเครื่องจะคำนวณค่าระยะทางจากเวลาที่เสียงสะท้อนกลับและค่าความเร็วเสียง จากนั้นแสดงค่าออกมาที่ดิสเพลย์ เหมาะใช้งานกับวัตถุที่มีผิวเรียบและมีพื้นที่กว้าง

ข้อดีของ Ultrasonic Range Finder( เครื่องวัดระยะด้วยอัลตราโซนิค)

- มีวงจรและหลักการทำงานไม่ซับซ้อนเท่ากับ Laser Distance meter

- ราคาถูก

ข้อจำกัดของ Ultrasonic Range Finder( เครื่องวัดระยะด้วยอัลตราโซนิค)

- อาจเกิดการผิดพลาดในการวัดจากวัตถุที่อยู่รอบข้าง

- เมื่อวัดระยะไกลความแม่นยำจะลดลงเนื่องจากคลื่นเสียงมีลักษณะกระจายตัวดังรูป

- เสียงไม่สามารถเดินทางผ่านสุญญากาศได้ (ต้องมีตัวกลาง)

2)  Laser Distance meter หรือ เครื่องวัดระยะด้วยแสงเลเซอร์ ซึ่งมีหลักการคล้ายกับUltrasonic Range Finder แต่ใช้หลักการการสะท้อนกลับของแสงแทนเสียง โดยที่อุปกรณ์ตัวนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลายรูปแบบเช่น วัดระยะทาง,วัดพื้นที่และปริมาตร ซึ่งจะนำความกว้าง ความยาวมาคำนวณ, วัดความสูง เป็นต้น

ข้อดีของ Laser Distance meter (เครื่องวัดระยะด้วยแสงเลเซอร์)

-ไม่ถูกรบกวนจากวัตถุใกล้เคียง เพราะ แสงเลเซอร์ เป็นลำแสงที่เดินทางเป็นเส้นตรงและมีความแคบ ทำให้ไม่ไป  กระทบกับวัตถุใกล้ๆแล้วสะท้อนค่าที่ผิดกลับมา

- มีความแม่นยำสูง (อุปกรณ์ที่ทดลอง มีความคลาดเคลื่อน ± 1.5 มิลลิเมตร)

- สามารถใช้งานในสภาวะสุญญากาศได้ เพราะ คลื่นแสงไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเดินทาง

ประโยชน์การใช้งาน

เครื่องวัดระยะเลเซอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้สำหรับการวัดระยะทาง พื้นที่และปริมาตรที่แม่นยำ เช่นเดียวกับเทปวัดหรือตลับเมตร แต่ มีการใช้งานที่ง่ายสะดวกรวดเร็วถูกต้องและไม่ต้องมีส่วนร่วมของคนมากกว่าหนึ่งคนดังนั้นเครื่องวัดระยะเลเซอร์มีแนวโน้มที่จะเข้ามาแทนที่ การวัดโดยใช้ตลับเทปวัดหรือตลับ การใช้งานเครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์ที่พบมากที่สุด มีการวัดระยะทางผนังกับผนังและการค้นหาความสูงระหว่าง พื้นและเพดาน การวัดเหล่านี้กลายเป็นเรื่องง่ายการวัดเพดานสูงทำโดยการวางอุปกรณ์บนปลายด้านหลังและชี้ไปที่เพดาน บนพื้นและเล็งไป ที่เพดาน การวัดระหว่างผนังโดยการวางอุปกรณ์ชิดผนังด้านหนึ่งและเล็งไปยังผนังด้านตรงข้าม รวมถึงการวัดระยะทางที่เกี่ยวข้องกับหลายมิติ ขนาดใหญ่การวัดที่มีสถานการณ์ความเสี่ยงสูง เครื่องวัดระยะเลเซอร์บางรุ่นมีความสามารถที่จะใช้วิเคราะห์การวัดที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ เทียบกับการใช้ตลับเมตรวัดระยะจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง หรือการวัดที่มีสถานการณ์ความเสี่ยงและอุปสรรคสูง การวัดระยะทาง ยาวมาก การลากสายตลับเมตรจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง อาจทำให้สายงอ การหย่อนในสาย ไม่ตรง ความแม่นยำก็น้อยลง เครื่องวัดระยะ เลเซอร์จึงน่าจะเป็นอีกทางเลือกที่ดีและกำลังเป็นที่นิยมนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน

ข้อจำกัดของ Laser Distance meter (เครื่องวัดระยะด้วยแสงเลเซอร์)

– ถ้าพื้นผิวสะท้อนไม่ดี หรือ มีการหักเหมากเกินไป จะทำให้ค่าที่ได้ผิดพลาด

– ถ้ามีแสงรบกวนมากเช่น แสงจากดวงอาทิตย์จะทำให้มีระยะการวัดที่น้อยกว่า การวัดในที่มืด

ถ้าวัดระยะไกลๆ อาจเกินการเบี่ยงเบนได้ 

-ราคาสูงกว่าUltrasonic Range Finderเนื่องจากความแม่นยำและประสิทธิภาพที่เหนือกว่า