Was ist LiDAR-Technologie?Wie hilft sie bei der Tiefenmessung?

Die Sensortechnologie ist eine Schlüsseltechnologie für Embedded-Vision-Systeme, und mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie sind immer fortschrittlichere Technologien auf dem Gebiet der 3D-Tiefensensortechnologie entstanden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Light Detection and Ranging (LiDAR), Stereo Vision und Time of Flight (ToF). Diese Technologien spielen eine wesentliche Rolle in Branchen wie dem autonomen Fahren und der Fabrikautomatisierung. Wir erfuhren von derToF-Kameramodulfrüher.
 
Die LiDAR-Technologie ist eine hochpräzise 3D-Tiefensensorlösung, die große Vorteile in Bezug auf Messgenauigkeit, Reichweite und Geschwindigkeit bietet. 3D-Modelle von Objekten und Umgebungen, auch Punktwolken genannt, werden erstellt, indem Laserpulse abgefeuert und die Zeit gemessen werden, die sie benötigen, um zurückgeworfen zu werden. Diese Technologie hat nicht nur die Sicherheit von selbstfahrenden Fahrzeugen verbessert, sondern sich auch in Bereichen wie Geokartierung, Gebäudemodellierung und Umweltüberwachung als äußerst nützlich erwiesen.

 
Evolutionsgeschichte der 3D-Tiefensensortechnologie

Die 3D-Tiefensensortechnologie hat ihren Ursprung in der passiven Stereokameratechnologie. Diese Technologie erreicht eine Tiefenwahrnehmung, indem sie die Pixeldifferenz zwischen zwei Sensoren berechnet, die im Tandem arbeiten. Obwohl es sehr praktisch war, unterlag es dennochSchwaches Lichtund verließ sich stark auf die Textur der Objekte in der Szene. Um die Unzulänglichkeiten passiver Stereokameras zu beheben, haben sich aktive Stereo-Vision-Techniken entwickelt.
 
Die aktive Stereo-Vision-Technologie verwendet einen Infrarot-Strukturprojektor, um die Szene zu beleuchten, was den Betrieb bei schlechten Lichtverhältnissen und bei unklaren Objekttexturen verbessert. Es gibt jedoch keine Möglichkeit, einen großen Bereich (innerhalb von 10) von Tiefenmessungen bereitzustellen, und die erfassten Daten erfordern eine weitere Verarbeitung zur Berechnung der Tiefe, was den Rechenaufwand erhöht und sich gleichzeitig auf den Echtzeitcharakter der Messungen auswirkt. Hier kommen die Vorteile der LiDAR-Technologie zum Tragen.

 
Was ist LiDAR-Technologie?

Wofür steht LiDAR?Die LiDAR-Technologie (Light Detection and Ranging) ist eine fortschrittliche Fernerkundungstechnologie, die die genaue Entfernung eines Objekts berechnet, indem sie Laserimpulse aussendet und die Zeit misst, die diese Impulse benötigen, um vom Zielobjekt zurückreflektiert zu werden. Dieser Ansatz ermöglicht es dem Lidar-Scanner, detaillierte 3D-Modelle zu erstellen, die auch als Punktwolken bezeichnet werden und die Konturen von Objekten und Umgebungen genau abbilden. Die LiDAR-Technologie funktioniert ähnlich wie Radar (RADAR), verwendet jedoch Laser anstelle von Radiowellen und ist in der Lage, Lasersignale mit einer Geschwindigkeit von bis zu 160.000 Mal pro Sekunde zu übertragen, was ein schnelles und genaues Anvisieren von Objekten ermöglicht. Ermöglichen Sie schnelle, genaue Messungen von Zielobjekten.
Die Formel zur Berechnung des Abstands eines Objekts lautet wie folgt:

Entfernung des Objekts = (Lichtgeschwindigkeit x Flugzeit) / 2.

 
Diese Formel veranschaulicht, wie die LiDAR-Technologie die Lichtgeschwindigkeit und die Laufzeit von Lichtimpulsen zur Berechnung der Entfernung nutzt und so hochgenaue und zuverlässige Messungen gewährleistet.

 
Zwei Haupttypen der LiDAR-Technologie

LiDAR-Systeme werden je nach Funktion in zwei Haupttypen eingeteilt: luftgestütztes Green-Light-Scanning und bodengestütztes LiDAR.

 
LiDAR in der Luft

Fluggestützte 3D-Lidar-Technologiesensoren, die normalerweise auf Drohnen oder Hubschraubern montiert sind, senden Lichtimpulse zum Boden aus und erfassen die Rückimpulse, um die Entfernung genau zu messen. Diese Technologie lässt sich unterteilen in topologisches LIDAR, das zur Kartierung der Landoberfläche verwendet wird, und bathymetrisches LIDAR, das grünes Licht verwendet, um Meerwasser zu durchdringen und die Höhe des Meeresbodens und der Flussbetten zu messen.

 
Land-Lidar

Land-LIDAR-Systeme werden auf Bodenfahrzeugen oder festen Stativen montiert und zur Kartierung natürlicher Merkmale von Gebäuden und zur Überwachung von Autobahnen eingesetzt. Diese Systeme sind auch wertvoll für die Erstellung genauer 3D-Modelle historischer Stätten. Der Land-LiDAR-Scanner kann in mobiles LiDAR für bewegte Fahrzeuge und statisches LiDAR für stationäre Fahrzeuge eingeteilt werden.

 
Funktionsweise von LiDAR-Kameras

Der Betrieb der LiDAR-Technologie umfasst mehrere Schlüsselkomponenten.

1. Laserquelle:Emittiert Laserpulse bei verschiedenen Wellenlängen, wobei gängige Quellen Neodym-dotierte Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (Nd-YAG) sind. Die topografische Lidar-Technologie verwendet aus Sicherheitsgründen häufig Wellenlängen von 1064 nm oder 1550 nm, während bathymetrische LiDAR-Laser 532 nm Laser für die Wasserdurchdringung verwenden.
2. Scanner und Optik:Verwendet Ablenkspiegel, um den Laserstrahl zu lenken, wodurch ein breites Sichtfeld (FoV) und Hochgeschwindigkeits-Scanfunktionen erreicht werden.
3. Detektor:Erfasst das reflektierte Licht von Hindernissen, in der Regel unter Verwendung von Festkörper-Photodetektoren wie Silizium-Avalanche-Photodioden oder Photomultipliern. GPS-Empfänger: Im Luftmodus ist der GPS-Empfänger ein GPS-Empfänger.
4. GPS-Empfänger:In luftgestützten Systemen werden die Höhe und der Standort des Flugzeugs verfolgt, was für genaue Messungen der Geländehöhe von entscheidender Bedeutung ist. 
5. Inertiale Messeinheit (IMU):Überwacht die Geschwindigkeit und Ausrichtung des Fahrzeugs und gewährleistet so die präzise Positionierung der Laserimpulse auf dem Boden.

 
Hauptanwendungen der LiDAR-Technologie

Was ist eine LiDAR-Anwendung?Das Verständnis der Funktionsweise von LiDAR-Sensoren ist von entscheidender Bedeutung, aber ihre realen Anwendungen sind der Bereich, in dem die Technologie wirklich glänzt.
 
1. Autonome Fahrzeuge und Geräte:Autonome Maschinen wie Drohnen, autonome Traktoren und Roboterarme sind auf 3D angewiesenKameraknötchen mit Tiefenerkennungzur Hinderniserkennung, Lokalisierung und zum Einsatz von Laserpulsen am Boden. LiDAR-Sensoren bieten einen um 360 Grad rotierenden Laserstrahl, der eine umfassende Sicht zur Hindernisvermeidung und Objektmanipulation bietet. LiDAR-Sensoren bieten einen um 360 Grad drehbaren Laserstrahl, der eine umfassende Sicht zur Hindernisvermeidung und Kollisionsvermeidung bietet. Die Echtzeitgenerierung von Millionen von Datenpunkten ermöglicht die Erstellung detaillierter Karten der Umgebung und ermöglicht so eine sichere Navigation bei verschiedenen Wetter- und Lichtverhältnissen. 

 
2. Autonome mobile Roboter (AMR):AMRs sind ein wesentlicher Bestandteil des Betriebs von Produktionsstätten, Lagern, Einzelhandelsgeschäften und Distributionszentren und erledigen Aufgaben wie die Kommissionierung von Artikeln und die Verteilung von Waren. AMRs sind integraler Bestandteil des Betriebs von Produktionsstätten, Lagern, Einzelhandelsgeschäften und Distributionszentren und erledigen Aufgaben wie Artikelkommissionierung, Transport und Sortierung ohne direkte menschliche Aufsicht. AMRs, da sie nur eine minimale Verarbeitung für die Objekterkennung und Kartenerstellung erfordern, was sie zu einer idealen Lösung für diese Anwendungen macht.

 
Das Aufkommen von 3D-Tiefensensortechnologien

Das Aufkommen von 3D-Tiefensensortechnologien, insbesondere LiDAR, hat die Art und Weise, wie wir unsere Umwelt wahrnehmen und mit ihr interagieren, revolutioniert. Von der Verbesserung der Fähigkeiten autonomer Fahrzeuge bis hin zur Rationalisierung von Abläufen in industriellen Umgebungen sind die Auswirkungen von LiDAR weitreichend. Technologien entwickeln sich weiter, ihre Anwendungen werden sich nur erweitern, sich weiter in unser tägliches Leben integrieren und die Zukunft der Technologie gestalten.
 
Mit mehr als 14 Jahren Erfahrung im Bereich Embedded VisionSinoseenist bestrebt, unseren Kunden dabei zu helfen, die richtigen Kameramodule für die Integration in ihre Produkte bereitzustellen, und wir haben mit einer Reihe von Drohnen- und Robotikunternehmen zusammengearbeitet, umUnsere Tiefenkamerasin ihre Produkte einfließen. Bei Interesse können Sie sich gerne an uns wenden.