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Principio de medición de un sensor de medición láser
El principio de funcionamiento de un sensor de medición láser consiste en que el sensor emite haces láser y, a continuación, mide la distancia al recibir los haces láser reflejados. Existen dos métodos de medición láser: el método de pulsos y el método de fase.
El método de pulsos es similar al de los sensores ultrasónicos: utiliza el tiempo transcurrido entre la emisión y el retorno del láser para calcular la distancia entre el emisor láser y el objeto. El método de fase utiliza la diferencia de fase entre el láser emitido y el láser que regresa directamente al instrumento para calcular la distancia entre el emisor láser y el objeto.
A diferencia de los sensores de medición de distancia tradicionales, el VL53L0X adopta la tecnología ToF de ST, que permite medir la distancia independientemente del color y la reflectividad del objetivo. Puede realizar mediciones precisas de hasta 2 metros, se comunica mediante la interfaz I2C, tiene un bajo consumo de energía y una mayor capacidad de抗interferencias.
Componentes necesarios para realizar este proyecto
- Raspberry Pi 4b
- Módulo de medición láser VL53L0X
- LED de orificio pasante
- Placa de expansión OPENELAB
- Cables puente macho-macho
- Resistencia de 220 Ω
Diagrama de cableado
El módulo de medición láser utiliza comunicación I2C. Conecta los pines SDA y SCL del módulo a los pines SDA y SCL de la Raspberry Pi, respectivamente. Conecta VCC y GND a los pines de 5 V y GND de la Raspberry Pi, respectivamente. Es necesario activar el servicio I2C en la Raspberry Pi.
Procedimiento operativo paso a paso
1. Después de activar I2C en la Raspberry Pi, escribe "lsmod" en el terminal para comprobar si I2C se ha activado correctamente.
2. Descarga i2c-tools, un software utilizado para supervisar el uso y diagnosticar problemas de dispositivos de hardware, e introduce el siguiente comando en el terminal：sudo apt-get install i2c-tools
3. Introduce en el terminal:i2cdetect -y -a 1
4. Comprueba si se detectan las direcciones del módulo 0x52 o 0x29.
Programa
1. Transfiere el archivo VL53L0X.zip a la Raspberry Pi. El enlace al archivo comprimido:VL53L0X.zip
2. Entra en el directorio VL53L0X escribiendo el siguiente comando:cd VL53L0X
3. A continuación, introduce el comando:make
4. Compila los archivos y, a continuación, utiliza el siguiente comando para entrar en la carpeta de Python：cd python
5. Introduce el siguiente comando para ejecutar el programa de ejemplo：python VL53L0X_example.py
Fenómenos experimentales
El demostrador de medición de distancia láser desarrollado por el equipo de OpenELAB conecta el terminal positivo del LED al pin GPIO4 y configura GPIO4 como salida PWM. Cuando se ejecuta el programa, este emite diferentes ondas PWM para controlar el LED en función de la distancia medida, mientras el terminal muestra la distancia detectada en milímetros y centímetros. Este proyecto se utiliza ampliamente en campos como la construcción y la ingeniería, la silvicultura y la gestión forestal, la fabricación y el mantenimiento industrial, los recursos marinos e hídricos, el ámbito militar y la defensa, la topografía y la geología. Se utiliza para medir con precisión la distancia y el tamaño de los objetivos, ayudar al personal militar en la localización y el seguimiento de objetivos, medir la elevación y la distancia del terreno y de las características geológicas, y ayudar a geólogos y cartógrafos en la investigación geológica y la elaboración de mapas.
El diagrama muestra el proceso de implementación para controlar el LED con diferentes ondas PWM.
El diagrama muestra la salida del terminal, que indica la distancia detectada en milímetros y centímetros.
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