Vad är LiDAR-teknik?Hur hjälper den till med djupmätning?

Avkänningsteknik är en nyckelteknik för inbyggda visionssystem, och med framstegen inom vetenskap och teknik har fler och fler avancerade teknologier dykt upp inom området 3D-djupavkänningsteknik, inklusive men inte begränsat till Light Detection and Ranging (LiDAR), Stereo Vision och Time of Flight (ToF). Dessa tekniker spelar en viktig roll i branscher som autonom körning och fabriksautomation. Vi lärde oss omToF-kameramodultidigare.
 
Lidar-teknik är en 3D-djupavkänningslösning med hög precision som erbjuder stora fördelar när det gäller mätnoggrannhet, räckvidd och hastighet. 3D-modeller av objekt och miljöer, även kallade punktmoln, skapas genom att avfyra laserpulser och mäta den tid det tar för dem att reflekteras tillbaka. Denna teknik har inte bara förbättrat säkerheten för självkörande fordon, utan har också visat stor användbarhet inom områden som geokartläggning, byggnadsmodellering och miljöövervakning.

 
Evolutionär historia för 3D-djupavkänningsteknik

3D-djupavkänningstekniken har sitt ursprung i passiv stereokamerateknik. Denna teknik uppnår djupuppfattning genom att beräkna pixelskillnaden mellan två sensorer som arbetar tillsammans. Även om det var mycket praktiskt, var det fortfarande föremål försvagt ljusförhållanden och förlitade sig i hög grad på texturen hos objekten i scenen. För att komma till rätta med bristerna hos passiva stereokameror har tekniker för aktivt stereoseende vuxit fram.
 
Aktiv stereovisionsteknik använder en infraröd mönstrad projektor för att lysa upp scenen, vilket förbättrar driften under dåliga ljusförhållanden och när objekttexturer inte är tydliga. Det har dock inget sätt att tillhandahålla ett brett intervall (inom 10) av djupmätningar, och insamlade data kräver ytterligare bearbetning för att beräkna djupet, vilket ökar beräkningsbördan samtidigt som det påverkar mätningarnas realtidskaraktär. Det är här fördelarna med LiDAR-tekniken kommer fram.

 
Vad är LiDAR-teknik?

LiDAR-teknik, eller Light Detection and Ranging, är en avancerad fjärranalysteknik som beräknar det exakta avståndet till ett objekt genom att sända ut laserpulser och mäta den tid det tar för dessa pulser att reflekteras tillbaka från målobjektet. Detta tillvägagångssätt gör det möjligt för lidar-skanner att skapa detaljerade 3D-modeller, även kända som punktmoln, som exakt kartlägger konturerna av objekt och miljöer. LiDAR-tekniken fungerar på ett liknande sätt som radar (RADAR) men använder lasrar i stället för radiovågor och kan överföra lasersignaler med en hastighet på upp till 160 000 gånger per sekund, vilket möjliggör snabb och exakt målsökning av objekt. möjliggör snabba, exakta mätningar av målobjekt.
Formeln för att beräkna avståndet till ett objekt är som följer:

Objektets avstånd = (Ljusets hastighet x Flygtiden) / 2.

 
Denna formel illustrerar hur LiDAR-tekniken använder ljusets hastighet och tiden för ljuspulsernas flygning för att beräkna avståndet, vilket säkerställer mycket exakta och tillförlitliga mätningar.

 
Två huvudtyper av LiDAR-teknik

LiDAR-system kategoriseras i två huvudtyper baserat på deras funktion: luftburen skanning med grönt ljus och markbaserad LiDAR.

 
Luftburen LiDAR

Luftburna 3D-lidar-tekniska sensorer, vanligtvis monterade på drönare eller helikoptrar, sänder ut ljuspulser till marken och fångar upp returpulserna för att noggrant mäta avståndet. Denna teknik kan delas in i topologisk LIDAR, som används för att kartlägga landytan, och batymetrisk LIDAR, som använder grönt ljus för att tränga igenom havsvatten och mäta höjden på havsbotten och flodbäddarna.

 
Tomt Lidar

LIDAR-system på land är monterade på markfordon eller fasta stativ och används för att kartlägga byggnaders naturliga egenskaper och övervaka motorvägar. Dessa system är också värdefulla för att skapa exakta 3D-modeller av historiska platser. Landlidarskanner kan kategoriseras i mobil LiDAR för fordon i rörelse och statisk LiDAR för stationära fordon.

 
Hur LiDAR-kameror fungerar

LiDAR-tekniken fungerar med flera viktiga komponenter.

1. Laserkälla:Avger laserpulser vid olika våglängder, med vanliga källor som neodym-dopade yttriumaluminiumgranatlasrar (Nd-YAG). Topografisk lidarteknik använder ofta våglängder på 1064 nm eller 1550 nm för säkerhet, medan batymetrisk LiDAR använder 532 nm lasrar för vattengenomträngning.
2. Skanner och optik:Använder avböjande speglar för att styra laserstrålen, vilket ger ett brett synfält (FoV) och höghastighetsskanningsmöjligheter.
3. Detektor:Fångar upp det reflekterade ljuset från hinder, vanligtvis med hjälp av halvledarfotodetektorer som lavinfotodioder av kisel eller fotomultiplikatorer. GPS-mottagare: I luftburet läge är GPS-mottagaren en GPS-mottagare.
4. GPS-mottagare:I luftburna system spårar den flygplanets höjd och plats, vilket är avgörande för exakta terränghöjdmätningar. 
5. Enhet för tröghetsmätning (IMU):Övervakar fordonets hastighet och orientering och säkerställer den exakta positioneringen av laserpulserna på marken.

 
Stora tillämpningar av LiDAR-teknik

Vad är LiDAR-tillämpning?Det är viktigt att förstå hur LiDAR-sensorer fungerar, men det är i deras verkliga tillämpningar som tekniken verkligen kommer till sin rätt.
 
1. Autonoma fordon och utrustning:Autonoma maskiner, som drönare, autonoma traktorer och robotarmar, är beroende av 3DKameraknöl med djupavkänningför hinderdetektering, lokalisering och användning av laserpulser på marken. LiDAR-sensorer ger en 360-graders roterande laserstråle, vilket ger en omfattande vy för att undvika hinder och manipulera objekt. LiDAR-sensorer ger en 360-graders roterande laserstråle, vilket ger en heltäckande bild för att undvika hinder och förhindra kollisioner. Realtidsgenereringen av miljontals datapunkter gör det möjligt att skapa detaljerade kartor över omgivningen, vilket möjliggör säker navigering i olika väder- och ljusförhållanden. 

 
2. Autonoma mobila robotar (AMR):AMR:er är en integrerad del av driften av tillverkningsanläggningar, lager, butiker och distributionscenter och hanterar uppgifter som plockning och distribution av varor. AMR:er är en integrerad del av driften av tillverkningsanläggningar, lager, butiker och distributionscenter och hanterar uppgifter som plockning, transport och sortering av artiklar utan direkt mänsklig tillsyn. AMR:er, eftersom de kräver minimal bearbetning för objektdetektering och kartskapande, vilket gör dem till en idealisk lösning för dessa tillämpningar.

 
Tillkomsten av 3D-djupavkänningsteknik

Tillkomsten av 3D-djupavkänningsteknik, särskilt LiDAR, har revolutionerat vårt sätt att uppfatta och interagera med vår omgivning. Från att förbättra kapaciteten hos autonoma fordon till att effektivisera verksamheten i industriella miljöer är LiDAR:s inverkan långtgående. Tekniken fortsätter att utvecklas, deras tillämpningar kommer bara att expandera, integreras ytterligare i vårt dagliga liv och forma teknikens framtid.
 
Med mer än 14 års erfarenhet inom det inbyggda synfältet,Sinoseen (Sinoseen)är engagerad i att hjälpa våra kunder att tillhandahålla rätt kameramoduler som ska integreras i deras produkter, och vi har arbetat med ett antal drönar- och robotföretag för att integreraVåra djupkamerori sina produkter. Om du är intresserad är du välkommen att kontakta oss.