Самодельный фазовый лазерный дальномер / Хабр

В статье я расскажу о том, как я делал лазерный дальномер и о принципе его работы. Сразу отмечу, что конструкция представляет собой макет, и ее нельзя использовать для практического применения. Делалась она только для того, чтобы убедится в том, что фазовый дальномер реально собрать самому.

Теория

Часто приходится встречать мнение, что с помощью лазера расстояние измеряют только путем прямого измерения времени «полета» лазерного импульса от лазера до отражающего объекта и обратно. На самом деле, этот метод (его называют импульсным или времяпролетным, TOF) применяют в основном в тех случаях, когда расстояния до нужного объекта достаточно велики (>100м). Так как скорость света очень велика, то за один импульс лазера достаточно сложно с большой точностью измерить время пролета света, и следовательно, расстояние. Свет проходит 1 метр примерно за 3. 3 нс, так что точность измерения времени должна быть наносекундная, хотя точность измерения расстояния при этом все равно будет составлять десятки сантиметров. Для измерения временных интервалов с такой точностью используют ПЛИС и специализированные микросхемы.

Однако существуют и другие лазерные методы изменения расстояния, одним из них является фазовый. В этом методе, в отличие от предыдущего, лазер работает постоянно, но его излучение амплитудно модулируется сигналом определенной частоты (обычно это частоты меньше 500МГц). Отмечу, что длина волны лазера при этом остается неизменной (она находится в пределах 500 — 1100 нм).
Отраженное от объекта излучение принимается фотоприемником, и его фаза сравнивается с фазой опорного сигнала — от лазера. Наличие задержки при распространении волны создает сдвиг фаз, который и измеряется дальномером.
Расстояние определяется по формуле:

Где с — скорость света, f — частота модуляции лазера, фи — фазовый сдвиг.

Эта формула справедлива только в том случае, если расстояние до объекта меньше половины длины волны модулирующего сигнала, которая равна с / 2f.
Если частота модуляции равна 10МГц, то измеряемое расстояние может доходить до 15 метров, и при изменении расстояния от 0 до 15 метров разность фаз будет меняться от 0 до 360 градусов. Изменение сдвига фаз на 1 градус в таком случае соответствует перемещению объекта примерно на 4 см.
При превышении этого расстояния возникает неоднозначность — невозможно определить, сколько периодов волны укладывается в измеряемом расстоянии. Для разрешения неоднозначности частоту модуляции лазера переключают, после чего решают получившуюся систему уравнений.
Самый простой случай — использование двух частот, на низкой приблизительно определяют расстояние до объекта (но максимальное расстояние все равно ограничено), на высокой определяют расстояние с нужной точностью — при одинаковой точности измерения фазового сдвига, при использовании высокой частоты точность измерения расстояния будет заметно выше.

Так как существуют относительно простые способы измерять фазовый сдвиг с высокой точностью, то точность измерения расстояния в таких дальномерах может доходить до 0.5 мм. Именно фазовый принцип используется в дальномерах, требующих большой точности измерения — геодезических дальномерах, лазерных рулетках, сканирующих дальномерах, устанавливаемых на роботах.
Однако у метода есть и недостатки — мощность излучения постоянно работающего лазера заметно меньше, чем у импульсного лазера, что не позволяет использовать фазовые дальномеры для измерения больших расстояний. Кроме того, измерение фазы с нужной точностью может занимать определенное время, что ограничивает быстродействие прибора.

Наиболее важный процесс в таком дальномере — это измерение разности фаз сигналов, которая и определяет точность измерения расстояния. Существуют различные способы измерения разности фаз, как аналоговые, так и цифровые. Аналоговые значительно проще, цифровые дают большую точность. При этом цифровыми методами измерить разность фаз высокочастотных сигналов сложнее — временная задержка между сигналами измеряется наносекундами (эта задержка возникает также, как и в импульсном дальномере).

Для того, чтобы упростить задачу, используют гетеродинное преобразование сигналов — сигналы от фотоприемника и лазера по отдельности смешивают с сигналом близкой частоты, который формируется дополнительным генератором — гетеродином. Частоты модулирующего сигнала и гетеродина различаются на килогерцы или единицы мегагерц. Из полученных сигналов при помощи ФНЧ выделяют сигналы разностной частоты.

Пример структурной схемы дальномера с гетеродином. М — генератор сигнала модуляции лазера, Г — гетеродин.

Разность фаз сигналов в таком преобразовании не изменяется. После этого разность фаз полученных низкочастотных сигналов измерить цифровыми методами значительно проще — можно легко оцифровать сигналы низкоскоростным АЦП, или измерить задержку между сигналами (при понижении частоты она заметно увеличивается) при помощи счетчика. Оба метода достаточно просто реализовать на микроконтроллере.

Есть и другой способ измерения разности фаз — цифровое синхронное детектирование. Если частота модулирующего сигнала не сильно велика (меньше 15 МГц), то такой сигнал можно оцифровать высокоскоростным АЦП, синхронизированным с сигналом модуляции лазера. Из теоремы Котельникова следует, что частота дискретизации при этом должна быть в два раза выше частоты модуляции лазера. Однако, так как оцифровывается узкополосный сигнал (кроме частоты модуляции, других сигналов на входе АЦП нет), то можно использовать метод субдискретизации, благодаря которому частоту дискретизации АЦП можно заметно снизить — до единиц мегагерц. Понятно, что аналоговая часть дальномера при этом упрощается.

Более подробно (с всеми нужными формулами) этот метод рассматривается здесь (на английском) и здесь (на русском).
В первой статье указывается, что если частота дискретизации сигнала (fsp) связана с частотой модуляции (fo) следующим соотношением:

где p — целое число, то процесс вычисления фазы значительно упрощается.
Достаточно взять N выборок сигнала X[i], после чего разность фаз можно вычислить по следующим формулам:

Отмечу, что оба вышеуказанных метода часто применяются вместе — низкочастотные сигналы подаются напрямую на АЦП, высокочастотные переносятся в область более низких частот за счет гетеродинного преобразования, и также подаются на АЦП.

Именно второй вариант фазометра, с использованием частоты модуляции 10МГц я и решил реализовать в своем макете дальномера.

Практика

Структурная схема моего дальномера:

Фактически, вся конструкция состоит из 3 частей — отладочной платы с микроконтроллером, усилителя сигнала лазера с самим лазером, и фотоприемника с усилителем и фильтром.
В вышеописанной теории предполагалось, что излучение лазера модулируется синусоидальным сигналом. Сформировать такой сигнал частотой 10Мгц с использованием контроллера непросто, поэтому в своей конструкции я подаю на лазер меандр частотой 10МГц. После усиления сигнала с фотоприемника от полученного сигнала отсекаются лишние гармоники полосовым LC-фильтром, настроенным на частоту 10МГц, в результате чего на выходе фильтра возникает сигнал, очень близкий к синусоидальному.

Схема аналоговой части (усилителя лазера и приемной части):

Схема была взята из проекта лазерной связи Ronja, описание на русском. В этом проекте как раз реализована передача данных со скоростью 10Mbit, что соответствует выбранной частоте модуляции.
Как видно из схемы — усилитель мощности для лазера простейший, собран на микросхеме 74HC04 (содержит 6 инверторов). Включение микросхемы не совсем корректное, но оно работает. Ток через лазер ограничивается резисторами (тоже не самое лучшее решение). Напряжение питания 5В для усилителя берется с отладочной платы.
Для того, чтобы сигнал с усилителя не наводился на остальную часть схемы, корпус усилителя сделан металлическим, все провода экранированы.

Сам лазер (красного цвета) взят из пишущего DVD-привода, его мощность можно установить достаточно высокой, и он гарантированно будет работать на частоте 10МГц.

Приемник состоит из фотодиода и усилителя, собранного на полевом транзисторе и микросхеме-высокоскоростном усилителе. Так как с увеличением расстояния освещенность фотодиода сильно падает, то усиление должно быть достаточно большим (в этой схеме оно примерно равно 4000). Кроме того, с ростом частоты заметно падает сигнал на выходе фотодиода (сказывается его емкость). Отмечу, что усилитель в данной конструкции — важнейшая и наиболее капризная часть. Как оказалось, его усиления явно не хватает. Изначально я предполагал, что коэффициент усиления можно будет менять (чтобы ослаблять сигнал при его слишком большой величине), используемая схема позволяет это делать, меняя напряжение на втором затворе транзистора. Однако оказалось, что при изменении усиления достаточно сильно изменяется вносимый усилителем сдвиг фаз, что ухудшает точность измерения расстояния, так что пришлось установить коэффициент усиления на максимум, подавая на затвор транзистора напряжение 3В с батарейки.

Приемнику для работы требуется напряжение 12В, так что для его питания приходится использовать отдельный блок питания.
Усилитель очень чувствителен к внешним наводкам, так что он тоже должен быть экранированным. Я взял готовый корпус от нерабочего оптического датчика, и разместил усилитель в нем (белая полоска — фольга для дополнительного экранирования фотодиода):

Отмечу, что наводка сигнала от лазера на приемник довольно сильно ухудшает точность измерения разности фаз, так что нужно контролировать, чтобы такая наводка отсутствовала.

LC-фильтр, используемый в дальномере — взят от приемника. Так как фильтр отсекает постоянную составляющую сигнала, а АЦП отрицательные сигналы не воспринимает, то ее приходится добавлять при помощи резисторного делителя R15, R16. Постоянное напряжение, подаваемое на делитель, берется c отладочной платы (VCC).

Отладочная плата — STM32F4-DISCOVERY. Ее выбрал потому, что для формирования двух достаточно различающихся частот нужен генератор достаточно высокой частоты (PLL STM32F4 может давать частоты больше 100МГц).
В формуле, связывающей частоту модуляции и дискретизации, коэффициент «p» я принял равным 6, так что при частоте модуляции 10МГц частота дискретизации должна быть 1.6МГц.

Для формирования частоты 10МГц используется таймер TIM2, работающий в режиме формирования ШИМ сигнала. При системной частоте 160МГц его период — 16 «тиков».
АЦП получает запросы на запуск от таймера TIM8. Для формирования частоты 1.6МГц его период — 100 «тиков». Все данные от АЦП при помощи DMA сохраняются в массив, размер которого должен быть равен двойке в N степени. Оба таймера, АЦП и DMA запускаются один раз при включении и больше уже не отключаются. Таким образом, так как таймеры тактируются от одного источника, а одному периоду измеряемого сигнала соответствуют четыре выборки данных, получается, что в массив всегда попадет целое число периодов сигнала.
Так как останавливать DMA не желательно (это упрощает управление захватом данных), при заполнении первой половины массива генерируется прерывание. Обнаружив, что половина массива заполнена, контроллер копирует ее содержимое в другой массив (в целях упрощения программы вторая половина основного массива при этом не используется). После этого полученные данные обрабатываются — вычисляется средняя амплитуда и фаза сигнала, проводится пересчет фазового сдвига в расстояние.
Полученные величины выводятся на ЖК индикатор от кассового аппарата, также подключенный к отладочной плате.

Дальномер должен знать где находится начало отсчета. Для его калибровки при включении на «нулевом» расстоянии от дальномера устанавливается объект, после чего на отладочной плате нужно нажать кнопку, при этом измеренное значение дальности записывается в память, после чего это значение будет вычитаться из измеренной дальномером дальности.

Как я уже отмечал выше, реализовать автоматическое управление усилением не удалось. При этом изменение амплитуды принятого сигнала приводит к изменению фазовых сдвигов в усилителе, и следовательно, к дополнительным ошибкам.
Поэтому мне пришлось регулировать освещенность фотодиода при помощи механической заслонки, поворачиваемой сервоприводом — при слишком большой освещенности заслонка перекрывает световой поток. ШИМ сигнал для управления приводом формируется таймером TIM3.

Про оптику. Без нее дальномер невозможен. Ее конструкция хорошо видна на фотографиях ниже. Лазер находится внутри пластиковой трубки, установленной вертикально. В нее вставлена небольшая втулка с зеркальной призмой. Втулку можно поворачивать, поднимать и опускать, перемещая таким образом луч лазера. Так как я догадывался, что усиления не хватит, то для приема сигнала использовал крупную линзу Френеля.
Так так лазер, линза и фотодиод установлены соосно, то на близких расстояниях лазер закрывает от фотодиода собственный луч. Для компенсации этого эффекта я установил вторую линзу (лупа с оправой), хотя полностью эффект не устраняется, поэтому максимальный сигнал наблюдается на расстоянии примерно 50-70 см от лазера.

А вот и фотографии получившейся конструкции:

На индикаторе первое число — амплитуда в единицах АЦП, второе число — расстояние в сантиметрах от края доски.

Видео работы дальномера:

Дальность работы у получившегося дальномера вышла достаточно небольшая: 1,5-2 м в зависимости от коэффициента отражения объекта.
Для того, чтобы увеличить дальность, можно использовать специальный отражатель, на который нужно будет направлять луч лазера.
Для экспериментов я сделал линзовый отражатель, состоящий из линзы, в фокусе которой расположена матовая бумага. Такая конструкция отражает свет в ту же точку, откуда он был выпущен, правда, диаметр луча при этом увеличивается.
Фотография отражателя:

Использование отражателя:

Как видно, расстояние до отражателя — 6. 4 метра (в реальности было примерно 6.3). Сигнал при этом возрастает настолько, что его приходится ослаблять, направляя луч лазера на край отражателя.

Точность получившегося дальномера — 1-2 сантиметра, что соответствует точности измерения сдвига фаз — 0,2-0,5 градуса. При этом, для достижения такой точности, данные приходится слишком долго усреднять — на одно измерение уходит 0.5 сек. Возможно, это связано с использованием PLL для формирования сигналов — у него довольно большой джиттер. Хотя я считаю, что для самодельного макета, аналоговая часть которого сделана довольно коряво, в котором присутствуют достаточно длинные провода, даже такая точность — довольно неплохо.
Отмечу, что я не смог найти в Интернете ни одного существующего проекта фазового дальномера (хотя бы со схемой конструкции), что и послужило причиной написать эту статью.

Программа контроллера: ссылка

UPD: Моя статья про реверс-инжиниринг лазерной рулетки, которая тоже использует фазовый метод измерения расстояния: habr. com/ru/articles/327642

Самодельный сканирующий лазерный дальномер / Хабр

В этой статье я расскажу о том, как я делал самодельный лазерный сканирующий дальномер, использующий триангуляционный принцип измерения расстояния, и об опыте его использования на роботе.

Зачем нужен сканирующий дальномер?

На сегодняшний день в робототехнике не так уж и много методов навигации внутри помещений. Определение положения робота в пространстве с использованием лазерного сканера — один из них. Важное достоинство этого метода — он не требует установки в помещении каких-либо маяков. В отличие от систем, использующих распознавание изображения с камер, обработка данных с дальномера не так ресурсоемка. Но есть и недостаток — сложность, и соответственно, цена дальномера.
Традиционно в робототехнике используются лазерные сканеры, использующие фазовый или времяпролетный принцип для измерения расстояния до объектов. Реализация этих принципов требует довольно сложной схемотехники и дорогих деталей, хотя и характеристики при этом получаются приличные — используя эти принципы, можно добиться высокой скорости сканирования и большой дальности измерения расстояния.
Но для домашних экспериментов в робототехнике такие сканеры мало подходят — цена на них начинаются от 1000$.
На помощь приходят дальномеры, использующие триангуляционный принцип измерения расстояния. Дальномер такого типа впервые появился в роботах-пылесосах Neato:

Довольно быстро любители расшифровали протокол этого дальномера, и начали использовать его в своих проектах. Сами дальномеры в качестве запчастей появились на ebay в небольших количествах по цене около 100$. Через несколько лет китайская компания смогла выпустить сканирующий дальномер RPLIDAR, который поставлялся как полноценный прибор, а не запчасть. Только цена этих дальномеров оказалась достаточно высокой — 400$.

Самодельный дальномер

Как только я узнал о дальномерах Neato, мне захотелось собрать самому аналогичный. В конце концов, мне это удалось, и процесс сборки я описал на Робофоруме.
Первая версия дальномера:

Позже я сделал еще одну версию дальномера, более пригодную для использования на реальном роботе, но и ее качество работы не полностью устроило меня. Настало время третьей версии дальномера, и именно она будет описана далее.

Устройство сканирующего триангуляционного лазерного дальномера

Принцип измерения расстояния до объекта основан на измерении угла между лазерным лучом, попадающим на объект, и объективом дальномера. Зная расстояние лазер-объектив (h) и измеренный угол, можно вычислить расстояние до объекта — чем меньше угол, тем больше расстояние.
Принцип хорошо иллюстрирует картинка из статьи:

Таким образом, ключевые оптические компоненты такого дальномера — лазер, объектив и фотоприемная линейка.
Так как дальномер сканирующий, то все эти детали, а так же управляющая электроника устанавливаются на вращающейся головке.
Тут может возникнуть вопрос — зачем нужно вращать оптику и электронику, ведь можно установить вращающееся зеркало? Проблема в том, что точность дальномера зависит от расстояния между объективом и лазером (базового расстояния), так что оно должно быть достаточно большим. Соответственно, для кругового сканирования понадобится зеркало диаметром, большим базового расстояния. Дальномер с таким зеркалом получается достаточно громоздким.
Сканирующая головка дальномера при помощи подшипника закрепляется на неподвижном основании. На нем же закрепляется двигатель, вращающий головку. Также в состав дальномера должен входить энкодер, предназначенный для получения информации о положении головки.
Как видно, дальномеры Neato, RPLIDAR и мои самодельные сделаны именно по этой схеме.

Самое сложное в самодельном дальномере — изготовление механической части. Именно ее работа вызывала у меня больше всего нареканий в ранних версиях дальномера. Сложность заключается в изготовлении сканирующей головки, которая должна быть прочно закреплена на подшипнике, вращаться без биений и при этом не нее нужно каким-то образом передавать электрические сигналы.
Во второй версии дальномера первые две проблемы я решил, использовав части старого HDD — сам диск использовался как основание сканирующей головки, а двигатель, на котором он закреплен, уже содержал качественные подшипники. В то же время, при этом возникла третья проблема — электрические линии можно было провести только через небольшое отверстие в оси двигателя. Мне удалось сделать самодельный щеточный узел на 3 линии, закрепленный в этом отверстии, но получившаяся конструкция получилась шумной и ненадежной. При этом возникла еще одна проблема — линии, чтобы пробросить сигнал энкодера, не было, и датчик энкодера в такой конструкции должен быть установлен на головке, а диск энкодера с метками — на неподвижном основании. Диск энкодера получился не жестким, и это часто вызывало проблемы.
Фотография второй версии дальномера:

Еще один недостаток получившегося дальномера — низкая скорость сканирования и сильное падение точности на расстояниях больше 3м.
Именно эти недостатки я решил устранить в третьей версии дальномера.

Электроника

В принципе, электронная часть триангуляционного дальномера достаточно проста и содержит всего два ключевых компонента -светочувствительную линейку и микроконтроллер. Если с выбором контроллера проблем нет, то с линейкой все значительно сложнее. Светочувствительная линейка, используемая в подобном дальномере, должна одновременно иметь достаточно высокую световую чувствительность, позволять считывать сигнал с высокой скоростью и иметь маленькие габариты. Различные CCD линейки, применяемые в бытовых сканерах, обычно довольно длинные. Линейки, используемые в сканерах штрихкодов — тоже не самые короткие и быстрые.
В первой и второй версии дальномера я использовал линейки TSL1401 и ее аналог iC-LF1401. Эти линейки хорошо подходят по размеру, они дешевые, но содержат всего 128 пикселей. Для точного измерения расстояния до 3 метров этого мало, и спасает только возможность субпискельного анализа изображения.
В третьей версии дальномера я решил использовать линейку ELIS-1024:

Однако купить ее оказалось непросто. У основных поставщиков электроники этих линеек просто нет.
Первая линейка, которую я смог купить на Taobao, оказалась нерабочей. Второю я купил на Aliexpress (за 18$), она оказалась рабочей. Обе линейки выглядели паянными — обе имели облуженные контакты и, судя по маркировке, были изготовлены в 2007 году. Причем даже на фотографиях у большинства китайских продавцов линейки именно такие. Похоже, что действительно новую линейку ELIS-1024 можно купить только напрямую у производителя.
Светочувствительная линейка ELIS-1024, как следует из названия, содержит 1024 пикселя. Она имеет аналоговый выход, и достаточно просто управляется.
Еще более хорошими характеристиками обладает линейка DLIS-2K. При сходных размерах, она содержит 2048 пикселей и имеет цифровой выход. Насколько мне известно, именно она используется в дальномере Neato, и возможно, в RPLIDAR. Однако, найти ее в свободной продаже очень сложно, даже в китайских магазинах она появляется не часто и дорого стоит — более 50$.

Так как я решил использовать линейку с аналоговым выходом сигнала, то микроконтроллер дальномера должен содержать достаточно быстрый АЦП. Поэтому я решил использовать серию контроллеров — STM32F303, которые, при относительно небольшой стоимости, имеют несколько быстрых АЦП, способных работать одновременно.
В результате у меня получилась такая схема:

Сигнал с линейки (вывод 10) имеет достаточно высокий уровень постоянной составляющей, и ее приходится отфильтровывать при помощи разделительного конденсатора.
Далее сигнал нужно усилить — для этого используется операционный усилитель AD8061. Далеко расположенные объекты дают достаточно слабый сигнал, так что пришлось установить коэффициент усиления равным 100.
Как оказалось в результате экспериментов, даже при отсутствии сигнала, на выходе выбранного ОУ по какой-то причине постоянно присутствует напряжение около 1.5В, что мешает обработке результатов и ухудшает точность измерения амплитуды сигнала. Для того, чтобы избавится от этого смещения, мне пришлось подать дополнительное напряжение на инвертирующий вход ОУ.

Плату разводил двухстороннюю, сделать такую плату в домашних условиях качественно довольно сложно, так что заказал изготовление плат в Китае (пришлось заказать сразу 10 штук):

В этом дальномере я использовал дешевый объектив с резьбой M12, имеющий фокусное расстояние 16мм. Объектив закреплен на печатной плате при помощи готового держателя объектива (такие используются в различных камерах).
Лазер в данном дальномере — инфракрасный (780 нм) лазерный модуль, мощностью 3.5 мВт.
Изначально я предполагал, что излучение лазера нужно будет модулировать, но позже оказалось, что с используемой линейкой в этом нет смысла, и поэтому сейчас лазер включен постоянно.
Для проверки работоспособности электроники была собрана вот такая конструкция, имитирующая сканирующую головку дальномера:

Уже в таком виде можно было проверить, какую точность измерения расстояния позволяет обеспечить дальномер.
Для анализа сигнала, формируемого линейкой, были написаны тестовые программы для микроконтроллера и ПК.
Пример вида сигнала с линейки (объект на расстоянии 3 м).

Изначально схема была не совсем такая, как приведена выше. В ходе экспериментов мне пришлось частично переделать изначальную схему, так что, как видно из фотографий, некоторые детали пришлось установить навесным монтажом.

Механическая часть

После того, как электроника была отлажена, настало время изготовить механическую часть.
В этот раз я не стал связываться с механикой из HDD, и решил изготовить механические детали из жидкого пластика, заливаемого в силиконовую форму. Эта технология подробно описана в Интернете, в том числе и на Гиктаймс.
Уже после того, как я изготовил детали, стало понятно, что изготовить детали на 3D принтере было бы проще, они могли выйти тверже, и возможно, можно было бы сделать одну деталь вместо двух. Доступа к 3D принтеру у меня нет, так что пришлось бы заказывать изготовление детали в какой-либо компании.
Фото одной из деталей сканирующей головки дальномера:

Эта деталь является основой головки. Она состоит из втулки, на которую позже надевается подшипник, и диска. Диск предназначен для крепления второй детали башни, кроме того, на него снизу наклеивается диск энкодера.
Втулка и диск содержат сквозное отверстие, в которое вставляется покупной щеточный узел на 6 линий — его видно на фотографии. Именно те провода, что видны на фотографии, могут вращаться относительно корпуса этого узла. Для повышения стабильности работы для передачи сигналов GND и UART TX используется 2 пары линий щеток. Оставшиеся 2 линии используются для передачи напряжения питания и сигнала энкодера.

Силиконовая форма для отливки этой детали:

Вторая деталь сканирующей головки была изготовлена тем же способом. Она предназначена для крепления печатной платы и лазера к диску. К сожалению, фотографий изготовления этой детали у меня не сохранилось, так что ее можно увидеть только в составе дальномера.

Для крепления сканирующей головки к основанию дальномера используется шариковый подшипник. Я использовал дешевый китайский подшипник 6806ZZ. Честно говоря, качество подшипника мне не понравилось — ось его внутренней втулки могла отклонятся относительно оси внешней на небольшой угол, из-за чего головка дальномера тоже немного наклоняется. Крепление подшипника к детали с диском и основанию будет показано ниже.

Основание я сделал из прозрачного оргстекла толщиной 5 мм. К основанию крепится подшипник, датчик энкодера, двигатель дальномера и маленькая печатная плата. Само основание устанавливается на любую подходящую поверхность при помощи стоек.
Вот так выглядит основание дальномера снизу:

Печатная плата содержит регулируемый линейный стабилизатор напряжения для питания двигателя, и площадки для подключения проводов узла щеток. Сюда же подводится питание дальномера.
Как и в других дальномерах, двигатель вращает сканирующую головку при помощи пассика. Для того, чтобы он не сваливался с втулки, на ней имеется специальное углубление.
Как видно из фотографии, подшипник закреплен в основании при помощи трех винтов. На сканирующей головке подшипник удерживается за счет выступа на втулке и прижимается к ней другими винтами, одновременно удерживающими щеточный узел.

Энкодер состоит из бумажного диска с напечатанными рисками и оптопары с фототранзистором, работающей на отражение. Оптопара закреплена при помощи стойки на основании так, что плоскость диска оказывается рядом с ней:

Сигнал от оптопары через щетки передается на вход компаратора микроконтроллера. В качестве источника опорного напряжения для компаратора выступает ЦАП микроконтроллера.
Для того, чтобы дальномер мог определить положение нулевого угла, на диск энкодера нанесена длинная риска, отмечающая нулевое положение головки (она видна справа на фотографии выше).

Вот так выглядит собранный дальномер:

Вид сверху:

Разъем сзади дальномера используется для прошивки микроконтроллера.
Для балансировки сканирующей головки на нее спереди устанавливается крупная гайка — она практически полностью устраняет вибрацию при вращении головки.

Собранный дальномер нужно отюстировать — установить лазер в такое положение, чтобы отраженный от объектов свет попадал на фотоприемную линейку. Обе пластмассовые детали содержат соосные отверстия, располагающиеся под пазом лазера. В отверстия вворачиваются регулировочные винты, упирающиеся в корпус лазера. Поворачивая эти винты, можно изменять наклон лазера.
Наблюдая в программе на компьютере форму и амплитуду принятого сигнала и изменяя наклон лазера, нужно добиться максимальной амплитуды сигнала.
Также триангуляционные дальномеры требуют проведения калибровки, о чем я писал ранее:

Для того, чтобы при помощи датчика можно было измерять расстояние, нужно произвести его калибровку, т.е. определить закон, связывающий результат, возвращаемый датчиком, и реальное расстояние. Сам процесс калибровки представляет собой серию измерений, в результате которых формируется набор расстояний от датчика до некоторого объекта, и соответствующих им результатов.

В данном случае калибровка представляла собой серию измерений расстояний до различных объектов самодельным дальномером и лазерной рулеткой, после чего по полученным парам измерений выполняется регрессионный анализ и составляется математическое выражение.

Получившийся дальномер имеет существенный недостаток — из-за отсутствия модуляции излучения лазера он некорректно работает при любой сильной засветке. Обычное комнатное освещение (даже при использовании мощной люстры) не влияет на работу дальномера, но вот расстояние до поверхностей, прямо освещенных Солнцем, дальномер измеряет неправильно. Для решения этой проблемы в состав дальномера нужно включить интерференционный светофильтр, пропускающий световое излучение только определенной длины волны — в данном случае 780 нм.

Эволюция самодельных дальномеров:

Габаритные размеры получившегося дальномера:
Размер основания: 88×110 мм.
Общая высота дальномера: 65 мм (может быть уменьшена до 55 при уменьшении высоты стоек).
Диаметр сканирующей головки: 80 мм (как у mini-CD диска).

Как и у любого другого триангуляционного дальномера, точность измерения расстояния этого дальномера резко падает с ростом расстояния.
При измерениях расстояния до объекта с коэффициентом отражения около 0. 7 у меня получились примерно такие точностные характеристики:

Расстояние	Разброс
1 м	<1 см
2 м	2 см
5 м	7 см

Стоимость изготовления дальномера:

	DIY, $	Опт., $
Основание
Пластина основания	1,00	0,50
Двигатель	0,00	1,00
Подшипник	1,50	1,00
Щеточный узел	7,50	5,00
Крепежные детали	0,00	2,00
Сканирующая головка
Контроллер STM32F303CBT6	5,00	4,00
Фотоприемная линейка	18,00	12,00
Остальная электроника	4,00	3,00
Плата	1,50	0,50
Объектив	2,00	1,50
Держатель объектива	1,00	0,50
Лазер	1,00	0,80
Пластиковые детали	3,00	2,00
Крепежные детали	0,00	1,00
Сборка	0,00	20,00
Итого:	45,50	54,80

В первой колонке — во сколько дальномер обошелся мне, во второй — сколько он мог бы стоить при промышленном изготовлении (оценка очень приблизительная).

Программная часть дальномера

Перед написанием программы нужно рассчитать тактовую частоту, на которой будет работать фотоприемная линейка.
В старых версиях дальномера частота сканирования была ограничена 3 Гц, в новом дальномере я решил сделать ее выше — 6Гц (это учитывалось при выборе линейки). Дальномер делает 360 измерений на один оборот, так что при указанной скорости он должен быть способен производить 2160 измерений в секунду, то есть одно измерение должно занимать менее 460 мкс. Каждое измерение состоит из двух этапов — экспозиция (накопление света линейкой) и считывание данных с линейки. Чем быстрее будет произведено считывание сигнала, тем длиннее может быть время экспозиции, а значит, и тем больше будет амплитуда сигнала. При тактовой частоте линейки 8 МГц время считывания 1024 пикселей будет составлять 128 мкс, при 6 МГц — 170 мкс.

При тактовой частоте микроконтроллера серии STM32F303 в 72 МГц максимальная частота выборок АЦП — 6 MSPS (при разрядности преобразования 10 бит). Так как я хотел проверить работу дальномера при тактовой частоте линейки 8 МГц, я решил использовать режим работы АЦП, в котором два АЦП работают одновременно (Dual ADC mode — Interleaved mode). В этом режиме по сигналу от внешнего источника начала запускается ADC1, а затем, через настраиваемое время, ADC2:

Как видно из диаграммы, суммарная частота выборок АЦП в два раза выше, чем частота триггера (в данном случае это сигнал от таймера TIM1).
При этом TIM1 также должен формировать сигнал тактовой частоты для фотоприемной линейки, синхронный с выборками АЦП.
Чтобы получить с одного таймера два сигнала с частотами, различающимися в два раза, можно переключить один из каналов таймера в режим TIM_OCMode_Toggle, а второй канал должен формировать обычный ШИМ сигнал.

Структурная схема программы дальномера:

Ключевой частью программы является именно захват данных с линейки и управление ей. Как видно из схемы, этот процесс идет на аппаратном уровне, за счет совместной работы TIM1, ADC1/2 и DMA. Для того, чтобы время экспозиции линейки было постоянным, используется таймер TIM17, работающий в режиме Single Pulse.

Таймер TIM3 генерирует прерывания при срабатывании компаратора, соединенного с энкодером. За счет этого рассчитывается период вращения сканирующей головки дальномера и ее положение. По полученному периоду вращения рассчитывается период таймера TIM16 таким образом, чтобы он формировал прерывания при повороте головки на 1 градус. Именно эти прерывания служат для запуска экспозиции линейки.

После того, как DMA передаст все 1024 значения, захваченные ADC, в память контроллера, программа начинает анализ эти данных: сначала производится поиск положения максимума сигнала с точностью до пикселя, затем, при помощи алгоритма поиска центра тяжести — с более высокой точностью (0.1 пикселя). Полученное значение сохраняется в массив результатов. После того, как сканирующая головка сделает полный оборот, в момент прохождения нуля этот массив предаются в модуль UART при помощи еще одного канала DMA.

Использование дальномера

Качество работы этого дальномера, как предыдущих, проверялось при помощи самописной программы. Ниже пример изображения, формируемого этой программой в результате работы дальномера:

Однако дальномер делался не для того, чтобы просто лежать на столе — он был установлен на старый пылесос Roomba 400 вместо дальномера второй версии:

Также на роботе установлен компьютер Orange Pi PC, предназначенный для управления роботом и связи с ним.
Как оказалось, из-за большой просадки напряжения на линейном источнике питания двигателя дальномера, для работы на скорости 6 об/сек дальномеру требуется питающее напряжение 6В. Поэтому Orange Pi и дальномер питаются от отдельных DC-DC преобразователей.

Для управления роботом и анализа данных от дальномера я использую ROS.
Данные от дальномера обрабатываются специальным ROS-драйвером (основанном на драйвере дальномера Neato), который получает по UART данные от дальномера, пересчитывает их в расстояния до объектов (используя данные калибровки) и публикует их в стандартном формате ROS.
Вот так выглядит полученная информация в rviz (программа для визуализации данных ROS), робот установлен на полу:

Длина стороны клетки — 1 метр.

После того, как данные попали в ROS, их можно обрабатывать, используя уже готовые пакеты программ. Для того, чтобы построить карту квартиры, я использовал hector_slam. Для справки: SLAM — метод одновременного построения карты местности и определения положения робота на ней.
Пример получившейся карты квартиры (форма несколько необычна, потому что дальномер «видит» мебель, а не стены, и не все комнаты показаны):

ROS позволяет объединять несколько программ («узлов» в терминологии ROS), работающих на разных компьютерах, в единую систему. Благодаря этому, на Orange Pi можно запускать только ROS-драйверы Roomba и дальномера, а анализ данных и управление роботом вести с другого компьютера. При этом эксперименты показали, что hector_slam нормально работает и на Orange Pi, приемлемо загружая процессор, так что вполне реально организовать полностью автономную работу робота.

Система SLAM благодаря данным от дальномера позволяет роботу определять свое положение в пространстве. Используя данные о положении робота и построенную карту, можно организовать навигационную систему, позволяющую «направить» робота в указанную точку на карте. ROS содержит в себе пакет программ для решения этой задачи, но, к сожалению, я так и не смог заставить его качественно работать.

Видео работы дальномера:

Более подробное видео построения карты при помощи hector_slam:

Исходные коды программы контроллера

P. S. Также у меня есть проект более простого лидара.

Лазерный дальномер | Хакадей

13 марта 2022 г., Дэйв Раунтри

Те, кто используется родом из Великобритании, могут быть хорошо знакомы с истребителем Tornado Королевских ВВС, который был разработан для участия в теоретической ядерной войне и служил стране более 40 лет. Эта летающая смертельная ловушка (слова настоящего летчика-истребителя Королевских ВВС, которого этот писец встретил несколько лет назад) была чрезвычайно сложной машиной с самыми современными технологиями для своего времени, но, по-видимому, имела привычку взрываться. иногда загорается в воздухе!

Как бы то ни было, последний флот уже давно выведен из эксплуатации, и часть технологий внутри него начинает просачиваться в общественное достояние, поскольку некоторые части можно купить на eBay во всех местах. [Майк] из mikeselectricstuff копался внутри лазерной головной части «Торнадо», которая была частью ракетной подсистемы бомбардировщика с лазерным наведением, и, боже, какое это путешествие, связанное с механикой и электроникой!

Импульсный YAG-лазер с оптической накачкой

Этот блок в значительной степени тупой, со всеми умными вещами, происходящими глубоко в отсеке авионики, но все еще демонстрирует множество старых высокотехнологичных технологий. Используя лазер на иттрий-алюминиевом гранате (ИАГ) с накачкой ксеноновой трубкой, работающий в импульсном режиме, задача устройства состоит в том, чтобы освещать наземную цель ИК-пятном, на которое впоследствии будут наведены ракеты.

Лазерная головка, предназначенная для слежения за землей, когда самолет движется на скорости, имеет три степени момента, которые, вероятно, синхронизируются с движением самолета, чтобы луч оставался стабильным. Оптический пакет весьма интересен: ксеноновая трубка и стержень YAG плавают в ванне с жидкостным охлаждением внутри металлического корпуса. Луч отражается внутри корпуса с помощью множества призм и стробируется с помощью переключателя добротности, который позволяет наращивать интенсивность луча, прежде чем он попадет в цель. Также следует отметить самый большой фотодиод, который мы когда-либо видели — чуть больше дюйма в диаметре, разделенный на четыре квадранта, что позволяет датчику определять изменения направления в отраженном ИК-пятне и отслеживать его ошибку. Отдельный фотодиодный приемник входит в состав времяпролетного оптического дальномера, что также является важной информацией при наведении на цель.

Множество необычных 3-фазных моторов позиционирования, датчиков положения и гироскопов в сочетании с прекрасно выполненными и подключенными военными характеристиками. Это определенно открывает глаза на то, что действительно было возможно в годы холодной войны, даже если такая технология никогда не применялась в гражданских целях.

Мы уже видели кое-что о «Торнадо», например, этот сложнейший авиагоризонт, а вот внутренности старого самолета QAR (устройство записи быстрого доступа)

Продолжить чтение «Красивая техника в этом лазерном устройстве от реактивного истребителя Tornado» →

Posted in Teardown, Weapons HacksTagged лазерный дальномер, оптический, фотодиод, разборка, торнадо, лазер YAG

22 мая 2018 г. Том Нарди

Когда появляется новая технология, цена, как правило, настолько высока, что она отпугивает всех, кроме стойких приверженцев первопроходцев. Но со временем цены снижаются настолько, что все больше людей готовы покупать, что затем еще больше снижает цены, пока в конечном итоге не начинает действовать эффект масштаба, и вещь не становится настолько дешевой, что покупка становится почти импульсивной. Linux SBC, лазеры Blu-ray, 3D-принтеры; вы называете это, и хакерское сообщество, вероятно, выиграло от того, что это не просто заинтересованное хакерское сообщество.

Именно это и начало происходить с лазерными дальномерами. Когда-то почти исключительно военная технология, теперь вы можете купить базовую «лазерную рулетку» менее чем за 40 долларов США у обычных зарубежных поставщиков. К сожалению, как обнаружил [илиасам], они не особенно хорошо подходят для других задач. Во-первых, нет официального способа получить данные из устройства, но другая проблема заключается в том, что частота дискретизации составляет менее одного раза в секунду. Полагая, что само оборудование достаточно многообещающее, он решил перепроектировать и заменить прошивку, работающую на одном из этих дешевых лазерных дальномеров (Google Translate с русского).

Его запись в блоге содержит огромное количество информации о том, как работают эти устройства, и ее должен прочитать каждый, кто интересуется обратным проектированием. Но вкратце: он нашел способ перепрограммировать микроконтроллер STM32F100C8T6, используемый в устройстве, и разработать собственную прошивку, которая решает проблемы удобства использования этого многообещающего гаджета.

Незначительными прыжками с обруча печатную плату лазерной рулетки можно подключить к программатору ST-Link, а микропрограмму, предоставленную [iliasam], можно использовать для обеспечения простого в использовании последовательного интерфейса. Идеально подходит для сопряжения с Arduino или Raspberry Pi, чтобы быстро и точно получать данные о дальности без больших затрат.

Вероятно, вас не удивит, что это уже не первый случай, когда [илиасам] замарает лазерный дальномер. Эта чрезвычайно впечатляющая сборка прошлого года позволила сделать невероятно точное 3D-сканирование его комнаты, а до этого он с нуля создал свой собственный дальномер.

Читать далее «Взлом дешевого лазерного дальномера» →

Posted in Laser Hacks, Tool HacksTagged лазерный дальномер, реверс-инжиниринг, st-link, STM32F100

22 сентября 2016 г. Стивен Дюфрен

Конечно, мы можем поставить наших детей спиной к стене, заставить их стоять прямо и использовать линейку на их голове, чтобы отметить их рост на стене, но какие мы хакеры? Здесь нет ни одного микроконтроллера или какого-либо электронного компонента! Семья DIY, которая называет себя [HomeMadeGarbage], выстояла и придумала высокотехнологичный инструмент для измерения роста своего ребенка.

Вместо линейки они получили небольшой деревянный ящик для ношения на голове. Под коробкой задним концом вниз смонтировали лазерный дальномер VL53L0X. С диапазоном 2 метра он обязательно будет работать с любым ребенком. Но коробка должна быть установлена ​​ровно на голове ребенка, иначе лазер будет направлен вниз под углом. Чтобы справиться с этим, они поместили в коробку 6-осевой датчик движения MPU6050 вместе с Arduino Nano, чтобы связать все это вместе. ЖК-дисплей, кнопка измерения и светодиод установлены снаружи корпуса на задней стороне.

Чтобы использовать его, родитель надевает коробку на голову ребенка, следя за тем, чтобы лазерный датчик не блокировался и мог видеть пол. ЖК-дисплей показывает высоту, а также ускорение в направлениях x и y. Светодиод горит красным, если ящик стоит неровно, и зеленым, если это так. Удерживая нажатой кнопку измерения, инструмент переходит в режим измерения, и, когда он выровнен, светодиод становится синим, а ЖК-дисплей останавливается, чтобы вы могли отметить высоту. Какое-то время у вас все хорошо, в зависимости от возраста вашего ребенка. Посмотрите, как он используется для измерения ребенка после перерыва, а также дополнительный клип, показывающий, как выглядит результат при движении руки вверх и вниз под ним.

Продолжить чтение «Высокотехнологичный инструмент для измерения роста вашего ребенка» →

Posted in Разное ХакиTagged arduino nano, измерение расстояния, лазерный дальномер, измерение, mpu6050

5 июня 2016 г. Эллиот Уильямс

Яков Смирнов говорил: «В Америке всегда можно найти вечеринку. В Советской России партия находит ВАС!! Только вот это лазерный дальномер.

В этом проекте (автоматический перевод) [илиасам] делает свой собственный сканирующий лазерный дальномер, вроде тех, что мы видели в причудливых пылесосах. Но он делает это с нуля.

В то время как это легко сделать, если у вас есть веб-камера и тонна вычислительной мощности, [iliasam] идет трудным путем — измеряет параллакс отраженного пятна через линзу на линейном датчике изображения ( что в переводе на русский язык означает «линия фотоприемника»).

Линейные датчики изображения очень похожи на элементы вашей цифровой КМОП-камеры, за исключением того, что элементы расположены в линию, а не в плоскости, и их намного проще взаимодействовать с микроконтроллером. Держите линию данных на высоком уровне, чтобы сделать экспозицию, а затем синхронизируйте (аналоговые) значения напряжения, которые соответствуют количеству света, попадающего на каждую ячейку линейного массива. В то время как [илиасам] заплатил примерно 18 долларов за свои, мы нашли их намного дешевле на eBay. И обычно в сканере есть линейный датчик, часто RGB и в комплекте со схемой драйвера, если вы разберете его. Это можно было бы сделать всего за несколько долларов, если бы вы были бережливы.

Читать далее «В Советской России самодельный лазерный дальномер просканирует ВАС!!» →

Posted in Robots HacksTagged Neato, XV-11, лазерный дальномер, лидар, лазерный дальномер

20 июля 2015 г. Эл Уильямс

Большинство полицейских управлений резко переключились с RADAR на LiDAR после того, как потребители начали покупать детекторы RADAR. Многие из этих устройств LiDAR сейчас находятся на избыточном рынке. Если у вас нет 500 долларов или около того, чтобы купить LiDAR-пушку просто для того, чтобы посмотреть, как она работает, вам повезло. [Алексей Полханов] потратил час на разборку UltraLyte LTI 20-20 LR 100, так что вам это не нужно.

Час кажется многоватым для видео с разборкой, но [Алексей] ускоряется в скучных частях и проводит много времени, рассказывая об оптике и о том, как работает устройство (со множеством нарисованных от руки схем). Он также собирает его обратно и подключает осциллограф, чтобы показать электронную работу устройства.

Он упоминает, что плата дисплея и управления использует последовательный интерфейс для связи с платой контроллера. На основной плате также есть незаполненный разъем, который явно является последовательным портом, вероятно, для перепрограммирования встроенного микроконтроллера. После небольшой обратной инженерии это оружие LiDAR должно быть легко взломано.

В дополнение к плате дисплея и управления, блок содержит источник высокого напряжения для лазера и фотодиода. Создание источника питания для привода лазера, достаточно чистого, чтобы не мешать датчику, является одним из факторов, определяющих конструкцию, и это видно. Блок питания представляет собой большую и сложную плату по сравнению с другими платами в системе.

Читать далее «Полицейский лидар сносит» →

Posted in Slider, TeardownTagged лазерный дальномер, лидар, разборка

26 сентября 2013 г., Майк Щис

На этой неделе мы изменим его с ошибкой обратного проектирования, на которую [Итай] указал нам. Пару лет назад [Нейт] из Sparkfun согласился помочь другу с проектом, требующим точного измерения расстояния. Он знал, что лазерные дальномеры — хороший способ, и упоминал об их использовании в игре в гольф и в строительстве. Он взял эту портативную версию, заявленную как лазерная рулетка. Он приложил доблестные усилия, чтобы перепроектировать печатную плату в надежде найти крючок для данных измерений.

Очевидно, его попытка провалилась, иначе мы бы не говорили об этом в этой колонке. Но о его методах можно многое узнать, и несколько комментариев, связанных с его исходным постом, помогают пролить свет на пару дополнительных вещей, которые можно попробовать.

Читать далее «Провал недели: сбор данных с лазерного дальномера» →

Posted in Провал недели, Колонки Hackaday, Laser HacksTagged сбой, сбой недели, лазерный дальномер, обратное напряжение, серийный номер

16 августа 2012 г., Майк Щис

У нас есть что-то вроде романа с квадрокоптерами, но еще есть место для кое-чего на стороне. Этот беспилотник с неподвижным крылом может выполнять довольно удивительную навигацию. Группа Robust Robotics Group Массачусетского технологического института демонстрирует работу, которую они проделали с самолетом, кульминацией которой стал смертельный полет через гараж (видео после перерыва). Это может показаться не таким уж большим достижением, но учтите, что размах крыльев составляет более двух метров, а повторные прогоны на одном и том же круге приближали его к опорным колоннам в сантиметрах.

В отличие от высокоточных квадрокоптеров, которые зависят от стационарных высокоскоростных камер для обратной связи, этот дрон автономен. Это действительно зависит от того, что он начинает с карты своего окружения, используя ее в сочетании с лазерным дальномером и инерционными датчиками для построения своего маршрута и корректировки по мере необходимости. Мы думаем, что эта штука должна планировать намного дальше, чем квадрокоптер, поскольку у нее нет возможности тормозить и зависать. Однако это одна из сильных сторон конструкции. Поскольку он использует подход с неподвижным крылом, он может оставаться в воздухе намного дольше, чем квадрокоптер с той же емкостью аккумулятора.

Продолжить чтение «Автономный дрон с неподвижным крылом пробивает иголку в гараже» →

Posted in Robots HacksTagged самолет, беспилотник, самолет, лазерный дальномер, мит, самолет

Лучшие дальномеры для гольфа 2023 года: подробный обзор

Шон Огл

22 января 2023 г. , 8:45

Обновлено в январе 2023 г., чтобы добавить Leupold GX-6c и обновить текущие данные о ценах.

Одна из лучших сторон карьеры гольф-блогера заключается в том, что у меня есть возможность просмотреть партий различных продуктов.

И по какой-то причине дальномеры для гольфа — один из продуктов, с которыми я лучше всего познакомился.

Дальномер в значительной степени предназначен для одной цели: сообщить вам, как далеко вы находитесь от булавки.

Так что, учитывая, что у него всего одна относительно простая задача, это довольно удивительно, учитывая, сколько существует разных моделей и ценовых категорий.

Этот обзор лучших дальномеров для гольфа был обновлен в январе 2023 года и будет обновляться по мере появления новых моделей в течение года.

Имейте в виду, что я лично использовал каждый продукт в этом обзоре дальномера и сыграл не менее 3 раундов с каждым.

Содержание

Что искать в дальномере для гольфа

Выбор дальномера, который лучше всего подойдет, зависит от нескольких личных предпочтений:

• Цена
• Производительность
• Характеристики

В то время как любой из дальномеров, упомянутых в этом посте, будет выполнять работу по подсчету расстояний, есть и такие, которые делают это быстрее, более приятны в использовании и имеют функции, которые, хотя и не всегда необходимы, на самом деле приятны.

Несколько вопросов, которые следует задать себе, прежде чем выбрать наиболее подходящий для вас:

• Каков ваш бюджет?
• Как долго вы планируете иметь это?
• Вы хотите функцию наклона? Это даст вам второе число «игры как» расстояния, которое учитывает положение флажка вверх или вниз по склону.
• Будете ли вы использовать его на турнирах?
• Что важнее: ощущение и качество или цена?

Помните об этом, когда будете читать ниже о лучших дальномерах для гольфа на рынке.

Также стоит отметить, что цены на эти дальномеры постоянно меняются. Я делаю все возможное, чтобы поддерживать эту информацию как можно более актуальной, но перед покупкой проведите небольшое исследование, чтобы убедиться, что вы получаете лучшую цену.

Лучшие дальномеры для гольфа 2023 года:

• Лучший дальномер для гольфа в целом — Bushnell Pro X3

• Лучший дальномер для большинства людей — Precision Pro NX10

• Лучший дальномер Bushnell до 300 долларов  – Bushnell Tour V5

• Лучшая оптика: Nikon Coolshot ProII со стабилизацией

• Самый точный: Кобальт Q6, наклон

• Недорогой дальномер — Blue Tees Series 3 Max

• Лучший бюджетный дальномер — Precision Pro NX7

• Самый высокотехнологичный дальномер — Garmin Approach Z82

• Лучший интеллектуальный дальномер: Precision Pro R1

• Лучшая стабилизация изображения: Leupold GX-6c

• Самый компактный дальномер: TecTecTec KLYR

• Лучший GPS-приемник для гольфа: Bushnell Phantom 2 Golf GPS

• Лучшие GPS-часы для гольфа: Garmin Approach S62

И если вы хотите узнать все подробности о том, почему мы выбрали каждый из них, читайте дальше!

Пройди тест! Какой дальномер вам подходит?

Я рассмотрел около 3 десятков дальномеров на Breaking Eighty, поэтому у меня есть довольно хорошее представление о том, что стоит купить, исходя из ваших целей.

По этой причине я потратил часов на составление теста, чтобы помочь вам понять, какой дальномер подходит именно вам, исходя из ваших потребностей.

Это займет всего около 20 секунд, так что попробуйте. Вы получите мою лучшую рекомендацию для вас, а затем ссылку на мой полный обзор, основанный на результатах.

Тест на дальномер «Восемьдесят»

Лучший дальномер для гольфа в целом: Bushnell Pro X3

Как выглядит Pro X3 сразу после распаковки.

Лучший дальномер от Bushnell Pro X3 — лучший из протестированных нами дальномеров.

Предыдущая модель Bushnell Pro XE была (и остается) отличной, и, честно говоря, у нее есть некоторые преимущества перед XE. Например, я предпочитаю переключатель регулировки наклона на старой модели.

В течение многих лет Pro XE был явно лучшим на рынке, но теперь все не так однозначно.

В этом списке есть очень сильные конкуренты от других дальномеров для гольфа, и большинство из них стоят значительно дешевле.

Но если деньги не имеют значения, и вы ищете высококачественный дальномер, который прослужит долгие годы? Не смотрите дальше Pro X3.

• Цена: 599 долларов.
• Моя оценка: 9.2 Прочтите мой обзор Bushnell Pro X3
• Где купить: Купить в Play Better. Покупайте у Бушнелла.
• Solid Альтернатива: Bushnell Pro XE. Почти все преимущества, но на несколько баксов дешевле.

Лучший дальномер для большинства людей: Precision Pro NX10

В прошлом году было выпущено много фантастических дальномеров для гольфа, но, пожалуй, самый лучший из них — Precision Pro NX10.

Он выглядит высококлассным, хорошо работает и стоит менее 300 долларов.

Но не только это, его революционно новая система лицевой панели позволяет вам по-настоящему настроить ваше устройство — мы впервые сталкиваемся с дальномером, который позволяет вам делать это.

Это первый дальномер, который мы рассмотрели за последние несколько лет, который действительно может составить конкуренцию Bushnell за свои деньги, при этом по бюджетной цене.

Честно говоря, NX10 просто фантастичен и заслуживает самых высоких рекомендаций.

• Цена: 279 долларов. 259 долларов США, если вы используете код «BREAKINGEIGHTY»
• Моя оценка: 10 – Прочитайте мой обзор Precision Pro NX10.
• Где купить: Купить в Precision Pro здесь
• Solid Альтернатива: Bushnell Tour V5 Shift

Лучший дальномер Bushnell до 300 долларов: Bushnell Tour V5

Tour V5 отличного размера и легче, чем Pro XE 9. 0003

Через два отверстия после использования нового Bushnell Tour V5 я громко рассмеялся, передал V5 своему приятелю и сказал «попробуй это».

«Ого, как быстро!»

Нечасто я беру в руки такое устройство и сразу влюбляюсь в него, но так было с Tour V5.

Честно говоря, это просто работает.

Вы знаете, что, поскольку это Bushnell, вы получите высококачественный продукт, но это устройство имело правильное сочетание размера, скорости и предсказуемости, что сделало его одним из моих любимых дальномеров, которые я когда-либо тестировал.

Он не такой многофункциональный, как лучший в своем классе X3, и качество его сборки не такое , как скорее  как «танковый», но это  очень  хорошее устройство, которое я очень рекомендую всем. ищу качественный дальномер, который прослужит долго.

Я рассмотрел стандартный V5 за 299 долларов, у которого не было наклона. За дополнительные 100 долларов вы можете получить Slope Edition, если это важно для вас — в любом случае вы будете счастливы.

• Цена: 299 долларов.
• Моя оценка: 10. Прочтите мой обзор Bushnell Tour V5.
• Где купить: Купить на Amazon здесь. Купить на Bushnell.com
• Solid Альтернатива: Precision Pro Nx10.
• Дополнительное чтение: Лучшие дальномеры Bushnell: какой выбрать?

Лучший дальномер для большинства людей

Bushnell Tour V5 Golf Rangefinder

299,99 $

У V5 не так много наворотов, как у других моделей, но знаете что? Он молниеносный, отлично выглядит, а главное? ДЕЙСТВИТЕЛЬНО приятно использовать. Я люблю это дело.

Купить на Bushnell.com Купить на Amazon

Мы получаем комиссию, если вы переходите по этой ссылке и совершаете покупку без каких-либо дополнительных затрат для вас.

Недорогой дальномер: Blue Tees Series 3 Max

Когда я сначала тестировал Blue Tees на рынке дальномеров, я обнаружил, что эти устройства представляют собой смешанный пакет.

У них был потенциал, но я нашел их непоследовательными, чтобы действительно дать им сильную рекомендацию.

Примерно через год они выпустили Series 3 Max. Я был взволнован, чтобы попробовать это, но также немного опасался, основанный на моем первом опыте.

И знаете, что случилось?

Они рассмотрели почти все мои жалобы на оригинальные устройства.

Новый Blue Tees Series 3 Max — это устройство, которое делает почти все, что вы хотели бы делать от дальномера, по цене, которая в несколько раз меньше, чем вы заплатили бы за более премиальный бренд, такой как Bushnell.

Качество оптики и сборки будет не таким хорошим, как у более дорогих моделей, но за такую ​​цену? Мало что может его превзойти.

Еще лучше? Используйте наш код «BREAKINGEIGTHYMAX!» чтобы сэкономить еще 10%. Это снижает цену до 234 долларов, что является довольно выгодной сделкой для этого устройства.

• Цена: 259 долларов (234 доллара с нашим кодом «BREAKINGEIGTHYMAX!»)
• Моя оценка: 8. 8. Готов мой обзор Blue Tees Series 3 Max.
• Где купить: Купить в Blue Tees Golf здесь.

Лучшая оптика: Nikon Coolshot ProII со стабилизацией

Несмотря на то, что у меня немного скороговорка в названии, я был приятно удивлен тем, насколько хорош этот прибор.

Не то чтобы я должен был быть. В конце концов, компания Nikon потратила десятилетия на создание своей репутации благодаря использованию высококачественного стекла в своих объективах.

К счастью, многие из этих технологий и репутации хорошо перешли на рынок дальномеров для гольфа.

Оптическое качество обычно является самым большим отличием дешевого дальномера от дорогого. И я смело могу сказать, что у дальномера ProII лучшее стекло, которое я когда-либо видел в дальномере. Все выглядит кристально чистым.

Добавьте к этому технологию стабилизации, позволяющую любому легко зафиксировать флаг, и вы получите очень хорошее устройство. Это недешево, и некоторые аспекты Bushnell нам нравятся больше, но это абсолютно то, что нужно учитывать, если вы ищете высококачественный дальномер для гольфа.

• Цена: 449 долларов.
• Моя оценка: 8.4. Прочтите мой обзор стабилизированной камеры Nikon Coolshot ProII.
• Где купить:  Купить на Amazon можно здесь.

Лучшая оптика для дальномера

Nikon Coolshot ProII Stabilized

409,99 $

Компания Nikon известна своими объективами для камер мирового класса, поэтому вполне естественно, что их дальномер будет выглядеть кристально чистым. Добавить стабилизацию изображения? И у вас есть уникальный дальномер для гольфа, который отлично работает.

Купить на Amazon

Мы получаем комиссию, если вы переходите по этой ссылке и совершаете покупку без каких-либо дополнительных затрат для вас.

02. 05.2023 07:18 по Гринвичу

Наиболее точный: Cobalt Q6 Slope

Cobalt Q6 Slope — один из самых недооцененных дальномеров в гольфе.

Я дал ему свое «самое точное» название по двум причинам:

1. Дает последовательных результатов с точностью до 1/1 ярда. Никому не нужна такая точность, и большинство устройств с точностью до 1/10 подпрыгивают. В Q6 нет. Если он показывает 100,4, он будет продолжать читать 100,4
2. Функция вибрации блокировки флажка — лучшая из тех, что я использовал. Он действительно вибрирует только тогда, когда он заблокирован.

Вместе эти две вещи дают мне больше уверенности в точности цифр по сравнению с любым другим устройством, которое я использовал.

Это очень хороший прибор, и его стоит рассмотреть, если вы ищете высококачественный дальномер для гольфа.

• Цена: 450 $
• Моя оценка: 9.6
• Мой обзор: Обзор Cobalt Q6: самый недооцененный дальномер в гольфе?

Выбор редакции: самый точный

Cobalt Q6 Slope Rangefinder

Это один из самых качественных и точных дальномеров, которые мы когда-либо использовали. Да, есть премиальная цена, но она сочетается с премиальной производительностью.

Купить у Кобальт Гольф Купить на Amazon

Мы получаем комиссию, если вы нажмете на эту ссылку и совершите покупку без каких-либо дополнительных затрат для вас.

Лучший бюджетный дальномер: Precision Pro NX7 Pro

Когда я впервые рассматривал Precision Pro NX7 Pro, я не был слишком хорошо знаком с этой компанией. Они были новичками в этом районе, и их целью было создание полнофункционального дальномера по доступной цене.

И я был приятно удивлен, увидев, что они так и сделали.

У него есть большинство функций, которые вы увидите в дальномерах, которые стоят вдвое дороже, и в целом он работает очень хорошо. Не , а скорее , но он достаточно хорош для меня, чтобы абсолютно рекомендовать его кому-то в диапазоне менее 250 долларов.

Качество сборки похоже на более дешевый пластик по сравнению с Bushnell.

Оптика не не совсем такая же резкая, и я предпочитаю 5-кратное увеличение Bushnell 6-кратному NX7.

Вибрация не ощущается вполне как качественная.

Это не , а скорее , как быстро на преодоление дистанции (но мы говорим о менее чем за секунду).

Но при цене около 200 долларов это лучший дальномер в этом ценовом диапазоне. И если вы ищете что-то более быстрое и полнофункциональное, но не хотите тратить большие деньги, тогда ознакомьтесь с моими мыслями о NX9.выше.

• Цена: $199. На Amazon я очень редко видел это дешевле 140 долларов, а часто и около 170 долларов — отличная цена для этого.
• Моя оценка:  8.0
• Мой обзор: Precision Pro NX7 Pro Обзор
• Где купить: Купить на Amazon здесь. Купить в Precision Pro Golf
• Вы также можете использовать код BREAKINGEIGHTY , чтобы сэкономить 20 долларов.

Лучший бюджетный дальномер

Дальномер Precision Pro Golf NX7 — используйте код BREAKINGEIGHTY ДЛЯ Скидки 20 долларов

199,00 долларов

В ценовом диапазоне менее 200 долларов есть МНОГО плохих дальномеров. Это не один из них. Он хорошо работает, быстр, и хотя у него может не быть дисплея или оптики более дорогих устройств, он делает именно то, что вам нужно от дальномера: определяет расстояние. Быстро.

Купить у Precision Pro Купить на Amazon

Мы получаем комиссию, если вы переходите по этой ссылке и совершаете покупку без каких-либо дополнительных затрат для вас.

Самый высокотехнологичный дальномер: Garmin Approach Z82

Дальномер Garmin Approach Z82.

Garmin Approach Z82 не похож ни на один другой дальномер на рынке.

Во-первых, у него нет оптического видоискателя.

Вместо этого этот GPS-дальномер оснащен видеоэкраном, который дает вам всевозможную дополнительную информацию, наложенную на ваш вид.

Хотите узнать расстояние до передней части, задней части и центра грина, а также показания кеглей? Он делает это.

Хотите знать, в каком направлении и с какой скоростью дует ветер? Без проблем.

Хотите знать точное расстояние до каждой опасности на трассе? Ага, тоже так делает.

О, и хотите систему определения местоположения GPS, чтобы никогда больше не терять свой дальномер? Z82 поможет вам.

Это не значит, что этот дальномер не лишен недостатков, но если вы ищете самый высокотехнологичный и, возможно, многофункциональный дальномер на рынке? Это может быть только для вас.

• Цена: 599 долларов.
• Моя оценка: 7.8 Прочтите мой обзор Garmin Approach Z82.
• Где купить: Купить на Amazon. Покупайте через Гармин.
• Solid Альтернатива: Precision Pro R1

Самый высокотехнологичный дальномер

Garmin Approach Z82 Golf Rangefinder

Ищете самый высокотехнологичный дальномер для гольфа на рынке? Ваши поиски окончены, приобретайте Garmin Approach Z82.

Купить сейчас Купить на Amazon

Мы получаем комиссию, если вы переходите по этой ссылке и совершаете покупку без каких-либо дополнительных затрат для вас.

Лучший интеллектуальный дальномер: Precision Pro R1

Когда я услышал, что небольшой стартап Precision Pro собирается создать интеллектуальный GPS-дальномер, я был взволнован, но опасен.

Смогут ли они действительно создать совершенно новый высокотехнологичный продукт — и сделать это по бюджетной цене?

У меня были сомнения.

Но после использования Precision Pro R1 я просто поражен.

Мало того, что это отличный дальномер сам по себе, но интеллектуальные функции и сопутствующее приложение отлично работали и законно расширили мой опыт работы с дальномером так, как я не ожидал. Настоятельно рекомендуется, если вы ищете этот тип продукта.

Не помешает то, что он почти вдвое дешевле своего ближайшего умного конкурента, Garmin Z82, о котором я упоминал выше.

• Цена: 319 долларов США (ИСПОЛЬЗУЙТЕ КОД BREAKINGEIGHTY, чтобы получить скидку 20 долларов США. Январь 2023 года: в настоящее время это безумная распродажа в Precision Pro за 229 долларов США. Скидка 20 долларов США и цена снизится до 209 долларов США. Если вам нужен умный дальномер, это легко
• Моя оценка: 9. 6 Прочтите мой обзор Precision Pro R1
• Где купить: Купить в Precision Pro

Выбор редакции

Интеллектуальный дальномер Precision Pro R1 — используйте код BREAKINGEIGHTY, чтобы получить скидку 20 долларов США

319,99 $

Фантастический дальномер с великолепной оптикой и высокотехнологичными функциями в простом и приятном в использовании корпусе. Настоятельно рекомендуется.

Купить сейчас

Мы получаем комиссию, если вы нажмете на эту ссылку и совершите покупку без каких-либо дополнительных затрат для вас.

Лучший дальномер со стабилизацией изображения: Leupold GX-6c

Гольф Leupold остается незамеченным. «Знающие люди» уже много лет знают, что у них одни из самых точных и качественных устройств для игры в гольф. Но по сравнению с маркетинговой шумихой других брендов, они не совсем попали в мейнстрим.

Я не ожидаю, что так будет долго, потому что в их нынешнем составе каждый найдет что-то для себя.

И лучший из лучших? Это Leupold GX-6c, в котором есть все виды технологий, от режима тумана до автоматического выбора клюшки и, да, стабилизации изображения.

Этот и упоминавшийся выше Nikon — единственные известные мне дальномеры со стабилизацией изображения. Это работает так же, как работает стабилизированный объектив камеры, и позволяет невероятно легко даже самым трясущимся рукам снимать на большие расстояния.

Вы жертвуете несколькими другими современными функциями, такими как вибрация флажкового замка и встроенный магнит. Но для некоторых игроков в гольф то, что вы получаете, делает покупку этого устройства вполне оправданной.

• Цена: 599 долларов. Хотя на Амазоне часто можно увидеть дешевле.
• Моя оценка: TBD. Прочитайте мой полный обзор текущей линейки дальномеров Leupold.
• Где купить: Купить на Amazon.
• Solid Альтернатива: Nikon Coolshot Pro II со стабилизацией. Если вы настроены на стабилизацию изображения, но хотите сэкономить несколько долларов, Nikon — отличный выбор.

Лучший дальномер Leupold

Цифровой дальномер для гольфа Leupold GX-6c

499,99 $

Невероятно хорошо собранный, с множеством технологий и стабилизацией изображения. Если вы ищете первоклассный дальномер, который прослужит долгие годы, GX-6C — отличный выбор.

Купить на Amazon

Мы получаем комиссию, если вы нажмете на эту ссылку и совершите покупку без каких-либо дополнительных затрат для вас.

02.05.2023 03:47 по Гринвичу

Самый компактный дальномер: TecTecTec KLYR

Дальномер KLYR.

Пару лет назад я протестировал несколько дальномеров TecTecTec, и у меня не было большого опыта.

К счастью, их последнее устройство, TecTecTec KLYR, полностью изменило все это.

Мало того, что оптика и удобство использования очень хороши, это еще и самое компактное устройство в этом списке.

О, и все это по цене менее 200 долларов.

Я бы по-прежнему, скорее всего, держался подальше от их VPRO500, но если вы ищете дальномер для гольфа, который оставит наименьший след в вашей сумке для гольфа, но вам все же нужен хороший пользовательский опыт? TecTecTec KLYR — продукт, достойный внимания.

• Цена: $199
• Моя оценка: 9. Прочтите мой обзор TecTecTec KLYR.
• Где купить: Купить в TecTecTec.
• Solid Альтернатива: Precision Pro NX7.

Лучший компактный дальномер

TecTecTed KLYR Rangefinder

KLYR намного опережает предыдущие протестированные нами дальномеры TecTecTec. Его фантастическая оптика и компактный размер делают его отличным бюджетным дальномером.

Купить сейчас

Мы получаем комиссию, если вы нажмете на эту ссылку и совершите покупку без каких-либо дополнительных затрат для вас.

Лучший GPS GPS для гольфа: Bushnell Phantom 2 Golf GPS

Так что это не дальномер, но для многих людей это может быть более недорогой вариант, который выполняет ту же цель.

Это крошечное устройство использует магнит для крепления к вашей тележке и дает вам очень точные GPS-расстояния до передней, задней и центральной части грина на более чем 36 000 полей.

Хотя вы не получаете точную точность лазерного дальномера, вы получаете информацию, которая нужна большинству из нас, за небольшую цену.

Недавно обновленный Phantom 2 также имеет увеличенный экран и возможность обновлять расположение контактов для получения более точных результатов.

• Цена: 129,99 $
• Моя оценка: 9. 4
• Мой отзыв: Bushnell Phantom 2 Golf GPS обзор
• Где купить: Купить Phantom GPS на Amazon
• Solid Альтернатива: Shot Scope Pro LX+. Одно из немногих устройств на рынке, которое объединяет традиционный лазерный дальномер с устройством GPS.

Лучшая тележка GPS

Bushnell Golf Phantom 2 GPS

$129.99

Вы обычно ездите в телеге? Вам не нужна высокая точность дальномера, но вы хотите зеленые расстояния? Иди и купи Phantom 2 прямо сейчас. Вы не будете разочарованы.

Купить у Бушнелла Купить на Amazon

Мы получаем комиссию, если вы нажмете на эту ссылку и совершите покупку без каких-либо дополнительных затрат для вас.

Лучшие GPS-часы для гольфа: Garmin Approach S62

Если традиционный дальномер вам не по душе, и вы предпочитаете измерять расстояние с помощью часов? Не ищите ничего, кроме Garmin Approach S62.

Это дороже, чем предложения от Bushnell или собственный Approach S42 от Garmin, но дополнительные деньги того стоят.

Это одни из самых универсальных часов, которые мы использовали на трассе, и они обеспечивают чрезвычайно точные показатели. Если вы соедините его с их датчиками CT10 и/или дальномером Z82, у вас будет идеальная высокотехнологичная установка для гольфа.

• Цена: 499 $
• Моя оценка: 9
• Мой отзыв: GPS-часы Garmin Approach S62
• Где купить: Купите S62 в Play Better. Купите S62 на Amazon.
• Другие часы с GPS: Вот наш список лучших часов для гольфа с GPS.

Лучшие GPS-часы для гольфа

GPS-часы для гольфа Garmin Approach S62 Premium

449,99 $

Вам нужны GPS-часы для гольфа, которые могут практически все? Не смотрите дальше. Это часы для вас.

Купить на PlayBetter.com Купить на Amazon

Мы получаем комиссию, если вы переходите по этой ссылке и совершаете покупку без каких-либо дополнительных затрат для вас.

Заключительные мысли о лучших дальномерах для гольфа на 2023 год

Хорошей новостью для игроков в гольф является то, что сейчас существует много вариантов дальномеров практически в любой ценовой категории.

За $200-250 можно получить отличное устройство, которое хорошо справляется с задачей определения расстояний.

За 400-550 долларов вы получите еще несколько удобных функций, более быстрое считывание и, откровенно говоря, более приятный в использовании пакет.

У вас есть любимый дальномер? Дайте мне знать, что это такое, чтобы я мог проверить это!

Мы продолжим обновлять эту информацию по мере выпуска новых устройств к сезону 2023 года!

Ищете другие обзоры гольфа? Тогда проверьте:

• Лучшие мячи для гольфа 2023 года: пытаетесь найти лучший мяч для гольфа для вашей игры? Не смотрите дальше.

  No related posts.