Che cos'è la tecnologia LiDAR?In che modo aiuta la misurazione della profondità?

La tecnologia di rilevamento è una tecnologia chiave per i sistemi di visione incorporati e, con il progresso della scienza e della tecnologia, sono emerse tecnologie sempre più avanzate nel campo della tecnologia di rilevamento di profondità 3D, tra cui, a titolo esemplificativo, il rilevamento e il range della luce (LiDAR), Queste tecnologie svolgono un ruolo fondamentale in settori quali la guida autonoma e l'automazione industriale.Modulo della fotocamera ToF- Prima.
 
La tecnologia lidar è una soluzione di rilevamento di profondità 3D ad alta precisione che offre grandi vantaggi in termini di precisione, gamma e velocità di misurazione. I modelli 3D di oggetti e ambienti, noti anche come nuvole di punti, vengono creati sparando impulsi laser e misurando il tempo necessario per riflettere. Questa tecnologia non solo ha migliorato la sicurezza dei veicoli a guida autonoma, ma ha anche dimostrato una grande utilità in settori come la mappatura geografica, la modellazione degli edifici e il monitoraggio ambientale.

 
Storia evolutiva della tecnologia di rilevamento di profondità 3D

La tecnologia di rilevamento di profondità 3D è originata dalla tecnologia delle telecamere stereo passive. Questa tecnologia consente di percepire la profondità calcolando la differenza di pixel tra due sensori che lavorano in tandem. Anche se molto pratico, era comunque soggetto aa scarsa illuminazioneLe condizioni e si basava molto sulla consistenza degli oggetti nella scena. Per affrontare le carenze delle telecamere stereo passive, sono emerse tecniche di visione stereo attiva.
 
La tecnologia di visione stereo attiva utilizza un proiettore a modello infrarosso per illuminare la scena, il che migliora il funzionamento in condizioni di scarsa illuminazione e quando le trame degli oggetti non sono chiare. Tuttavia, non è possibile fornire una vasta gamma (entro i 10) di misurazioni di profondità e i dati acquisiti richiedono ulteriori elaborazioni per calcolare la profondità, il che aumenta il carico computazionale e influisce anche sulla natura in tempo reale delle misurazioni. È qui che si evidenziano i vantaggi della tecnologia LiDAR.

 
Che cos'è la tecnologia LiDAR?

che cosa significa lidar?La tecnologia LiDAR, o Light Detection and Ranging, è una tecnologia avanzata di telerilevamento che calcola la distanza precisa di un oggetto emettendo impulsi laser e misurando il tempo necessario affinché tali impulsi si riflettano dall'oggetto bersaglio. Questo approccio consente allo scanner lidar di creare modelli 3D dettagliati, noti anche come nuvole di punti, che mappano con precisione i contorni di oggetti e ambienti. La tecnologia LiDAR funziona in modo simile al radar (RADAR) ma utilizza laser piuttosto che onde radio ed è in grado di trasmettere segnali laser
La formula per calcolare la distanza di un oggetto è la seguente:

Distanza dell'oggetto = (Velocità della luce x Tempo di volo) / 2.

 
Questa formula illustra come la tecnologia LiDAR utilizzi la velocità della luce e il tempo di volo degli impulsi luminosi per calcolare la distanza, garantendo misure altamente accurate e affidabili.

 
Due tipi principali di tecnologia LiDAR

I sistemi LiDAR sono classificati in due tipi principali in base alla loro funzione: scansione aerea di luce verde e LiDAR a terra.

 
LiDAR aereo

I sensori aerei 3D, solitamente montati su droni o elicotteri, emettono impulsi luminosi verso il terreno e catturano gli impulsi di ritorno per misurare con precisione la distanza. Questa tecnologia può essere suddivisa in LIDAR topologico, che viene utilizzato per mappare la superficie terrestre, e LIDAR batimetrico, che utilizza la luce verde per penetrare l'acqua di mare e misurare l'elevazione del fondo marino e dei letti dei fiumi.

 
Lidar terrestre

I sistemi LIDAR terrestri sono montati su veicoli a terra o su treppiedi fissi e sono utilizzati per mappare le caratteristiche naturali degli edifici e monitorare le autostrade. Questi sistemi sono anche preziosi per creare modelli 3D accurati di siti storici. Lo scanner lidar terrestre può essere classificato in LiDAR mobile per veicoli in movimento e LiDAR statico per veicoli stazionari.

 
Come funzionano le telecamere LiDAR

Il funzionamento della tecnologia LiDAR comprende diverse componenti chiave.

1. Fonte laser:Emette impulsi laser a varie lunghezze d'onda, con fonti comuni tra cui laser a granato di itrio-alluminio (Nd-YAG) dopati al neodimio. La tecnologia topografica lidar utilizza spesso lunghezze d'onda da 1064 nm o 1550 nm per la sicurezza, mentre il LiDAR batimetrico impiega laser da 532 nm per la penetrazione dell'acqua.
2. Scanner e ottica:Utilizza specchi deflettori per dirigere il raggio laser, raggiungendo un ampio campo visivo (FoV) e capacità di scansione ad alta velocità.
3. Detettore:Cattura la luce riflessa dagli ostacoli, in genere utilizzando fotodettori a stato solido come fotodiodi di valanga di silicio o fotomoltiplicatori. Ricevitore GPS: in modalità aereo, il ricevitore GPS è un ricevitore GPS.
4. Ricevitore GPS:Nei sistemi aerei, traccia l'altitudine e la posizione dell'aeromobile, cruciale per le accurate misurazioni dell'altitudine del terreno.
5. Unità di misura inerziale (IMU):Monitorizza la velocità e l'orientamento del veicolo, assicurando il posizionamento preciso degli impulsi laser a terra.

 
Principali applicazioni della tecnologia LiDAR

che cosa è l'applicazione del lidar?È essenziale comprendere il funzionamento dei sensori LiDAR, ma le loro applicazioni nel mondo reale sono dove la tecnologia brilla veramente.
 
1. il numero di Veicoli e apparecchiature autonomi:Le macchine autonome, come i droni, i trattori autonomi e i bracci robotici, si basano sul 3Dnodule della fotocamera a profondazioneper il rilevamento degli ostacoli, la localizzazione e l'uso di impulsi laser a terra. I sensori LiDAR forniscono un raggio laser rotante a 360 gradi, offrendo una visione completa per evitare ostacoli e manipolare oggetti. I sensori LiDAR forniscono un raggio laser rotante a 360 gradi, offrendo una visione completa per evitare ostacoli e prevenire collisioni. La generazione in tempo reale di milioni di punti dati consente di creare mappe dettagliate dell'ambiente circostante, consentendo una navigazione sicura in varie condizioni meteorologiche e di illuminazione.

 
2. La sua vita. Autonomi robot mobili (AMR):Gli AMR sono parte integrante del funzionamento di impianti di produzione, magazzini, negozi al dettaglio e centri di distribuzione, gestendo compiti come la raccolta e la distribuzione di merci. Gli AMR sono parte integrante del funzionamento di impianti di produzione, magazzini, negozi al dettaglio e centri di distribuzione, gestendo compiti come la raccolta, il trasporto e la classificazione degli articoli senza la supervisione diretta umana. Le AMR, poiché richiedono un trattamento minimo per il rilevamento di oggetti e la creazione di mappe, sono una soluzione ideale per queste applicazioni.

 
L'avvento delle tecnologie di rilevamento di profondità 3D

L'avvento delle tecnologie di rilevamento di profondità 3D, in particolare LiDAR, ha rivoluzionato il modo in cui percepiamo e interagiamo con il nostro ambiente. Dal miglioramento delle capacità dei veicoli autonomi alla semplificazione delle operazioni in ambienti industriali, l'impatto del LiDAR è di vasta portata. Le tecnologie continuano a evolversi, le loro applicazioni si espanderanno solo, integrandosi ulteriormente nella nostra vita quotidiana e plasmando il futuro della tecnologia.
 
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