Ce este tehnologia LiDAR?Cum ajută la măsurarea adâncimii?

Tehnologia de detectare este o tehnologie cheie pentru sistemele de viziune încorporate și, odată cu progresul științei și tehnologiei, au apărut din ce în ce mai multe tehnologii avansate în domeniul tehnologiei de detectare a adâncimii 3D, inclusiv, dar fără a se limita la Light Detection and Ranging (LiDAR), Stereo Vision și Time of Flight (ToF). Aceste tehnologii joacă un rol esențial în industrii precum conducerea autonomă și automatizarea fabricilor. Am aflat despreModul de cameră ToFAnterioare.
 
Tehnologia lidar este o soluție de detectare a adâncimii 3D de înaltă precizie care oferă mari avantaje în ceea ce privește precizia, raza de acțiune și viteza măsurătorilor. Modelele 3D ale obiectelor și mediilor, cunoscute și sub numele de nori de puncte, sunt create prin declanșarea impulsurilor laser și măsurarea timpului necesar pentru ca acestea să se reflecte înapoi. Această tehnologie nu numai că a îmbunătățit siguranța vehiculelor autonome, dar a demonstrat și o mare utilitate în domenii precum geo-cartografierea, modelarea clădirilor și monitorizarea mediului.

 
Istoria evolutivă a tehnologiei de detectare a adâncimii 3D

Tehnologia de detectare a adâncimii 3D a apărut pentru prima dată din tehnologia camerei stereo pasive. Această tehnologie realizează percepția adâncimii prin calcularea diferenței de pixeli dintre doi senzori care lucrează în tandem. Deși foarte practic, era totuși supusLuminozitate scăzutăcondiții și s-a bazat foarte mult pe textura obiectelor din scenă. Pentru a aborda deficiențele camerelor stereo pasive, au apărut tehnici de viziune stereo activă.
 
Tehnologia de viziune stereo activă utilizează un proiector cu model infraroșu pentru a ilumina scena, ceea ce îmbunătățește funcționarea în condiții de iluminare slabă și atunci când texturile obiectelor nu sunt clare. Cu toate acestea, nu are nicio modalitate de a oferi o gamă largă (în limita a 10) de măsurători de adâncime, iar datele obținute necesită procesare suplimentară pentru a calcula adâncimea, ceea ce crește povara de calcul, afectând în același timp natura în timp real a măsurătorilor. Aici apar avantajele tehnologiei LiDAR.

 
Ce este tehnologia LiDAR?

Tehnologia LiDAR, sau Light Detection and Ranging, este o tehnologie avansată de teledetecție care calculează distanța exactă a unui obiect prin emiterea de impulsuri laser și măsurarea timpului necesar pentru ca acele impulsuri să se reflecte înapoi de la obiectul țintă. Această abordare permite scanerului lidar să creeze modele 3D detaliate, cunoscute și sub numele de nori de puncte, care cartografiează cu precizie contururile obiectelor și mediilor. Tehnologia LiDAR funcționează într-un mod similar cu radarul (RADAR), dar folosește lasere mai degrabă decât unde radio și este capabilă să transmită semnale laser la o rată de până la 160.000 de ori pe secundă, permițând țintirea rapidă și precisă a obiectelor. Permiteți măsurători rapide și precise ale obiectelor țintă.
Formula pentru calcularea distanței unui obiect este următoarea:

Distanța obiectului = (Viteza luminii x Timpul zborului) / 2.

 
Această formulă ilustrează modul în care tehnologia LiDAR utilizează viteza luminii și timpul de zbor al impulsurilor luminoase pentru a calcula distanța, asigurând măsurători extrem de precise și fiabile.

 
Două tipuri principale de tehnologie LiDAR

Sistemele LiDAR sunt clasificate în două tipuri principale în funcție de funcția lor: scanarea cu lumină verde aeriană și LiDAR la sol.

 
LiDAR aerian

Senzorii tehnologici lidar 3D aeropurtați, de obicei montați pe drone sau elicoptere, emit impulsuri de lumină la sol și captează impulsurile de întoarcere pentru a măsura cu precizie distanța. Această tehnologie poate fi împărțită în LIDAR topologic, care este utilizat pentru cartografierea suprafeței terestre, și LIDAR batimetric, care folosește lumina verde pentru a pătrunde în apa de mare și pentru a măsura altitudinea fundului mării și a albiilor râurilor.

 
Lidar terestru

Sistemele LIDAR terestre sunt montate pe vehicule terestre sau trepiede fixe și sunt utilizate pentru a cartografia caracteristicile naturale ale clădirilor și pentru a monitoriza autostrăzile. Aceste sisteme sunt, de asemenea, valoroase pentru crearea de modele 3D precise ale siturilor istorice. Scanerul lidar terestru poate fi clasificat în LiDAR mobil pentru vehicule în mișcare și LiDAR static pentru vehicule staționare.

 
Cum funcționează camerele LiDAR

Funcționarea tehnologiei LiDAR implică mai multe componente cheie.

1. Sursa laser:Emite impulsuri laser la diferite lungimi de undă, cu surse comune, inclusiv lasere cu granat de ytriu și aluminiu (Nd-YAG) dopate cu neodim. Tehnologia lidar topografică folosește adesea lungimi de undă de 1064 nm sau 1550 nm pentru siguranță, în timp ce LiDAR batimetric folosește lasere de 532 nm pentru pătrunderea apei.
2. Scaner și optică:Utilizează oglinzi deviatoare pentru a direcționa fasciculul laser, obținând un câmp vizual larg (FoV) și capabilități de scanare de mare viteză.
3. Detector:Captează lumina reflectată de obstacole, de obicei folosind fotodetectoare în stare solidă, cum ar fi fotodiodele de avalanșă de siliciu sau fotomultiplicatorii. Receptor GPS: În modul aerian, receptorul GPS este un receptor GPS.
4. Receptor GPS:În sistemele aeropurtate, urmărește altitudinea și locația aeronavei, cruciale pentru măsurători precise ale altitudinii terenului. 
5. Unitate de măsurare inerțială (IMU):Monitorizează viteza și orientarea vehiculului, asigurând poziționarea precisă a impulsurilor laser pe sol.

 
Aplicații majore ale tehnologiei LiDAR

Ce este aplicația LiDAR?Înțelegerea funcționării senzorilor LiDAR este esențială, dar aplicațiile lor din lumea reală sunt locul în care tehnologia strălucește cu adevărat.
 
1. Vehicule și echipamente autonome:Mașinile autonome, cum ar fi dronele, tractoarele autonome și brațele robotizate, se bazează pe 3Dnodul camerei cu detector de adâncimepentru detectarea obstacolelor, localizarea și utilizarea impulsurilor laser la sol. Senzorii LiDAR oferă un fascicul laser rotativ la 360 de grade, oferind o imagine cuprinzătoare pentru evitarea obstacolelor și manipularea obiectelor. Senzorii LiDAR oferă un fascicul laser rotativ la 360 de grade, oferind o imagine cuprinzătoare pentru evitarea obstacolelor și prevenirea coliziunilor. Generarea în timp real a milioane de puncte de date permite crearea de hărți detaliate ale împrejurimilor, permițând navigarea în siguranță în diferite condiții meteorologice și de iluminare. 

 
2. Roboți mobili autonomi (AMR):AMR-urile sunt parte integrantă a funcționării unităților de producție, depozitelor, magazinelor de vânzare cu amănuntul și centrelor de distribuție, gestionând sarcini precum preluarea articolelor și distribuția mărfurilor. AMR-urile sunt parte integrantă a funcționării unităților de producție, depozitelor, magazinelor de vânzare cu amănuntul și centrelor de distribuție, gestionând sarcini precum preluarea, transportul și sortarea articolelor fără supraveghere umană directă. AMR-urile, deoarece necesită o procesare minimă pentru detectarea obiectelor și crearea hărților, ceea ce le face o soluție ideală pentru aceste aplicații.

 
Apariția tehnologiilor de detectare a adâncimii 3D

Apariția tehnologiilor de detectare a adâncimii 3D, în special LiDAR, a revoluționat modul în care percepem și interacționăm cu mediul nostru. De la îmbunătățirea capacităților vehiculelor autonome până la eficientizarea operațiunilor în medii industriale, impactul LiDAR este de anvergură. Tehnologiile continuă să evolueze, aplicațiile lor se vor extinde, integrându-se în continuare în viața noastră de zi cu zi și modelând viitorul tehnologiei.
 
Cu peste 14 ani de experiență în domeniul vederii încorporate,Sinoseense angajează să ne ajute clienții să furnizeze modulele de cameră potrivite pentru a fi integrate în produsele lor și am lucrat cu o serie de companii de drone și robotică pentru a integraCamerele noastre de adâncimeîn produsele lor. Dacă sunteți interesat, nu ezitați să ne contactați.