تکنولوژی LiDAR چیست؟ چگونه در اندازه گیری عمق کمک می کند؟

تکنولوژی حسگر یک فناوری کلیدی برای سیستم های دید جاسازی شده است و با پیشرفت علم و فناوری، فناوری های پیشرفته تر در زمینه فناوری حسگر عمق 3D ظهور کرده اند، از جمله اما محدود به تشخیص نور و فاصله (LiDAR) ، دید استریو و زمان پرواز (ToF). این فناوری ها نقش مهمی در صنایع مانند رانندگی مستقل و اتوماسیون کارخانه ای دارند.ماژول دوربین ToFقبلش
 
تکنولوژی لیدار یک راه حل دقیق سنجش عمق سه بعدی است که مزایای زیادی از نظر دقت اندازه گیری، محدوده و سرعت دارد. مدل های سه بعدی اشیاء و محیط ها، که به عنوان ابرهای نقطه ای نیز شناخته می شوند، با شلیک پالس های لیزر و اندازه گیری زمان لازم برای انعکاس آنها ایجاد می شوند. این فناوری نه تنها ایمنی وسایل نقلیه خودران را بهبود بخشیده است، بلکه در زمینه هایی مانند نقشه برداری جغرافیایی، مدل سازی ساختمان و نظارت بر محیط زیست نیز کاربرد زیادی دارد.

 
تاریخچه تکاملی تکنولوژی سنجش عمق سه بعدی

تکنولوژی سنجش عمق سه بعدی ابتدا از تکنولوژی دوربین استریو منفعل سرچشمه گرفت. این تکنولوژی با محاسبه تفاوت پیکسل بین دو سنسور که در کنار هم کار می کنند، درک عمق را به دست می آورد. در حالی که بسیار عملی بود، هنوز هم تحت تاثیرنور کمشرایط و به شدت به بافت اشیاء در صحنه تکیه می کرد. برای رفع کمبودهای دوربین های استریو غیرفعال، تکنیک های چشم انداز استریو فعال ظهور کرده اند.
 
تکنولوژی دید استریو فعال از یک پروژکتور تحت قرمز استفاده می کند تا صحنه را روشن کند، که عملکرد را در شرایط نور ضعیف و زمانی که بافت اشیاء روشن نیست، بهبود می بخشد. با این حال، این روش راهی برای ارائه طیف گسترده ای (در عرض ۱۰) از اندازه گیری های عمق ندارد و داده های به دست آمده نیاز به پردازش بیشتر برای محاسبه عمق دارند که بار محاسباتی را افزایش می دهد و همچنین بر ماهیت زمان واقعی اندازه گیری ها تأثیر می گذارد. این جایی است که مزایای تکنولوژی LiDAR به چشم می خورد.

 
تکنولوژی LiDAR چیست؟

لیدار به چه معناست؟ تکنولوژی لیدار، یا تشخیص نور و فاصله گرفتن، یک فناوری پیشرفته ی سنجش از راه دور است که با انتشار پالس های لیزر و اندازه گیری زمان لازم برای بازتاب این پالس ها از جسم هدف، فاصله دقیق یک شی را محاسبه می کند. این رویکرد به اسکنر لیدار اجازه می دهد تا مدل های سه بعدی دقیق، همچنین به عنوان ابرهای نقطه ای شناخته شده، ایجاد کند که به طور دقیق خاکستری اشیاء و محیط ها را نقشه برداری می کند. فناوری لیدار به شیوه ای مشابه رادار (RADAR) کار می کند اما از لیزرها به جای امواج رادیویی استفاده می کند
فرمول محاسبه فاصله یک شی این است:

فاصله ی جسم = (سرعت نور x زمان پرواز) / 2

 
این فرمول نشان می دهد که چگونه فناوری LiDAR از سرعت نور و زمان پرواز پالس های نور برای محاسبه فاصله استفاده می کند، و اندازه گیری های بسیار دقیق و قابل اعتماد را تضمین می کند.

 
دو نوع اصلی از تکنولوژی LiDAR

سیستم های LiDAR بر اساس عملکردشان به دو نوع اصلی طبقه بندی می شوند: اسکن نور سبز هوا و LiDAR مبتنی بر زمین.

 
لیدار هوائی

سنسورهای تکنولوژی لیدار سه بعدی هوائی، که معمولاً روی هواپیماهای بدون سرنشین یا هلیکوپتر نصب می شوند، پالس های نوری را به زمین می فرستند و پالس های بازگشت را برای اندازه گیری دقیق فاصله ضبط می کنند. این فناوری را می توان به LIDAR توپولوژیکی که برای نقشه برداری سطح زمین استفاده می شود و LIDAR باتیمتریکی که از نور سبز برای نفوذ آب دریا و اندازه گیری ارتفاع قعر دریا و رودخانه استفاده می کند، تقسیم کرد.

 
لیدر زمینی

سیستم های LIDAR زمینی بر روی وسایل نقلیه زمینی یا سه پایه ثابت نصب می شوند و برای نقشه برداری ویژگی های طبیعی ساختمان ها و نظارت بر بزرگراه ها استفاده می شوند. این سیستم ها همچنین برای ایجاد مدل های دقیق سه بعدی از مکان های تاریخی ارزشمند هستند. اسکنر لیدار زمینی را می توان به LiDAR تلفن همراه برای وسایل نقلیه در حال حرکت و LiDAR ثابت برای وسایل نقلیه ثابت طبقه بندی کرد.

 
نحوه ی کار دوربین های لیدار

عملکرد تکنولوژی LiDAR شامل چندین جزء کلیدی است.

1. منبع لیزر:پالس های لیزری را در طول موج های مختلف منتشر می کند که منابع رایج آن شامل لیزرهای گارنت آلومینیوم یتریوم (Nd-YAG) است. تکنولوژی لیدار توپوگرافی اغلب از طول موج 1064nm یا 1550nm برای ایمنی استفاده می کند، در حالی که لیدار باتیمتریک از لیزر 532nm برای نفوذ آب استفاده می کند.
2. اسکنر و اپتیک:از آینه های منحرف کننده برای هدایت پرتو لیزر استفاده می کند، که باعث می شود میدان دید گسترده (FoV) و قابلیت اسکن با سرعت بالا به دست آید.
3. دتکتور:نور منعکس شده از موانع را به دست می آورد، معمولا با استفاده از فتودتکتورهای جامد مانند فوتودایود های سیلیکون یا فوتومولپلیکترها. گیرنده GPS: در حالت هوا، گیرنده GPS گیرنده GPS است.
4. گیرنده GPS:در سیستم‌های هوایی، ارتفاع و موقعیت هواپیما را ردیابی می‌کند که برای اندازه‌گیری‌های دقیق ارتفاع زمین حیاتی است.
5. واحد اندازه گیری بی وقفه (IMU):سرعت و جهت گیری وسیله نقلیه را کنترل می کند و موقعیت دقیق پالس های لیزر را در زمین تضمین می کند.

 
کاربرد های اصلی تکنولوژی LiDAR

کاربرد لیدار چیست؟ درک عملکرد سنسورهای لیدار ضروری است، اما کاربرد واقعی آنها جایی است که این فناوری واقعا درخشان است.
 
۱. وسایل نقلیه و تجهیزات مستقل:ماشین آلات مستقل مانند هواپیماهای بدون سرنشین، تراکتورهای مستقل و بازوهای رباتیک، به 3D تکیه می کنندگره دوربین حسگر عمقبرای شناسایی موانع، مکان‌یابی و استفاده از پالس‌های لیزری بر روی زمین. حسگرهای LiDAR یک پرتو لیزر چرخان ۳۶۰ درجه ارائه می‌دهند که نمای جامعی برای اجتناب از موانع و دستکاری اشیاء فراهم می‌کند. حسگرهای LiDAR یک پرتو لیزر چرخان ۳۶۰ درجه ارائه می‌دهند که نمای جامعی برای اجتناب از موانع و پیشگیری از برخورد فراهم می‌کند. تولید لحظه‌ای میلیون‌ها نقطه داده امکان ایجاد نقشه‌های دقیق از محیط را فراهم می‌کند که ناوبری ایمن در شرایط جوی و نوری مختلف را ممکن می‌سازد.

 
۲. ربات های متحرک مستقل (AMR):AMR ها بخش مهمی از عملیات تاسیسات تولیدی، انبارها، فروشگاه های خرده فروشی و مراکز توزیع هستند، وظایف مانند انتخاب اقلام و توزیع کالاها را انجام می دهند. AMR ها بخش مهمی از عملیات تاسیسات تولیدی، انبارها، فروشگاه های خرده فروشی و مراکز توزیع هستند، و وظایف مانند انتخاب اقلام، حمل و نقل و مرتب سازی را بدون نظارت مستقیم انسان انجام می دهند. AMR ها، به دلیل نیاز به پردازش حداقل برای تشخیص اشیاء و ایجاد نقشه، آنها را به یک راه حل ایده آل برای این برنامه ها تبدیل می کند.

 
ظهور تکنولوژی های سنجش عمق سه بعدی

ظهور تکنولوژی های سنجش عمق سه بعدی، به ویژه LiDAR، راه درک و تعامل ما با محیط زیست را تغییر داده است. از افزایش قابلیت های وسایل نقلیه خودران تا ساده سازی عملیات در محیط های صنعتی، تأثیر LiDAR گسترده است. فناوری ها همچنان در حال تکامل هستند، برنامه های کاربردی آنها فقط گسترش می یابد، بیشتر در زندگی روزمره ما ادغام می شود و آینده فناوری را شکل می دهد.
 
با 14 سال تجربه در زمینه دید درهم شکستهسینوسینمتعهد به کمک به مشتریان ما ارائه ماژول های دوربین مناسب برای ادغام در محصولات خود است، و ما با تعدادی از شرکت های هواپیماهای بدون سرنشین و رباتیک کار کرده اند برای ادغامدوربین های عمق مادر محصولاتشان. اگر علاقه مند هستید، لطفاً با ما تماس بگیرید.