Đây là loại sensor được sử dụng giúp robot có thể ước lượng khoảng cách từ vị trí đặt sensor (nằm trên robot) tới đối tượng.
1.3.2.1 Phương pháp xác định khoảng cách bằng lượng giác
17
Phương pháp này sử dụng một nguồn phát phát ra một chùm tia hẹp tới đập vào bề mặt vật thể. Do phản xạ, tia này chuyển hướng tới bộ thu được đặt cách bộ phát một khoảng B, góc phát tia so với phương ngang là (hình 1.14). Nếu D là khoảng cách từ đối tượng tới bộ thu thì khoảng cách này được tính như sau: D=Btg.
1.3.2.2 Phương pháp xác định khoảng cách bằng đo khoảng thời gian truyền sóng
Trong phương pháp này sử dụng nguồn phát lazer xung để phát ra xung sáng, sau đó thu lại ánh sáng phản xạ của nó với điều kiện chùm sáng đi và chùm sáng về phải đồng trục. Khi đó khoảng cách từ Sensor tới đối tượng sẽ được tính như sau:
D=C.T/2
Trong đó D là khoảng cách từ Sensor tới đối tượng. C là vận tốc truyền ánh sáng
T là thời gian kể từ khi phát xung sáng cho tới khi nhận được xung sáng.
Hình 1.15 Đo khoảng cách bằng đo pha
Với công thức này, để đo khoảng cách D sẽ gặp phải khó khăn đó là khoảng thời gian T thường rất nhỏ cỡ picrogiây. Thực tế, người ta thường sử dụng đo thời gian trễ giữa sóng phát ra và sóng phản xạ. Trong cách này, một nguồn laser sẽ phát liên tục, bộ đo sẽ thực hiện đo pha giữa hai sóng tới và sóng phản xạ. Sơ đồ thực hiện có thể được chỉ ra trên hình 1.15.
18
Trong sơ đồ, chùm laser phát được đưa tới một gương bán mạ, gương này sẽ chia chùm laser thành hai chùm sáng như nhau. Một truyền tới đối tượng, một truyền tới bộ đo pha. Chùm laser truyền tới đối tượng sẽ phản xạ và đi tới bộ đo pha. Bộ đo pha ở đây đóng vai trò là một bộ thu. Gọi L là khoảng cách từ tia chuẩn tới bộ thu, D là khoảng cách từ đối tượng tới gương bán mạ. Khi đó tổng quãng đường đi của tia laser tới vật thể và quay trở về bộ thu là
D'= 2D+L
Nếu đối tượng ở gần (D=0) khi đó pha của hai tia sáng như nhau. Khi D tăng dần thì độ lệch pha tăng dần độ dịch pha giữa hai tia trong trường hợp này sẽ là:
D' = L +./3600 do đó D= ./(2.3600).
Cũng cần chú ý: khi =3600 bộ đo pha sẽ không phân biệt được D'=L+n
(với n là số nguyên) hay D'=L. Như vậy cách này chỉ đo với các giá trị lệch pha
<3600 hay với khoảng cách 2D < .
Bên cạnh việc sử dụng đo khoảng cách bằng nguồn phát lazer, trên thực tế người ta còn sử dụng nguồn thu phát siêu âm. Chùm xung siêu âm phát ra đập tới bề mặt phản xạ của đối tượng, xung phản xạ được thu ở đầu thu siêu âm có thời gian kéo dài xung tỉ lệ với khoảng cách từ sensor tới vật. Nếu đo được khoảng thời gian kéo dài xung phản xạ ta hoàn toàn có thể đo được khoảng cách tới vật.