เทคโนโลยี LiDAR คืออะไรช่วยในการวัดความลึกได้อย่างไร?

เทคโนโลยีการตรวจจับเป็นเทคโนโลยีหลักสําหรับระบบการมองเห็นแบบฝังตัว และด้วยความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เทคโนโลยีขั้นสูงจึงเกิดขึ้นมากขึ้นเรื่อยๆ ในด้านเทคโนโลยีการตรวจจับความลึก 3 มิติ ซึ่งรวมถึงแต่ไม่จํากัดเพียง Light Detection and Ranging (LiDAR), Stereo Vision และ Time of Flight (ToF) เทคโนโลยีเหล่านี้มีบทบาทสําคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การขับขี่อัตโนมัติและระบบอัตโนมัติในโรงงาน เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับโมดูลกล้อง ToFเมื่อก่อน
 
เทคโนโลยี lidar เป็นโซลูชันการตรวจจับความลึก 3 มิติที่มีความแม่นยําสูงซึ่งมีข้อได้เปรียบอย่างมากในแง่ของความแม่นยําในการวัด ระยะ และความเร็ว แบบจําลอง 3 มิติของวัตถุและสภาพแวดล้อมหรือที่เรียกว่าพอยต์คลาวด์ถูกสร้างขึ้นโดยการยิงพัลส์เลเซอร์และวัดเวลาที่ใช้ในการสะท้อนกลับ เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่ปรับปรุงความปลอดภัยของยานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเอง แต่ยังแสดงให้เห็นถึงประโยชน์อย่างมากในด้านต่างๆ เช่น การทําแผนที่ทางภูมิศาสตร์ การสร้างแบบจําลองอาคาร และการตรวจสอบสิ่งแวดล้อม

 
ประวัติวิวัฒนาการของเทคโนโลยีการตรวจจับความลึก 3 มิติ

เทคโนโลยีการตรวจจับความลึก 3 มิติมีต้นกําเนิดมาจากเทคโนโลยีกล้องสเตอริโอแบบพาสซีฟ เทคโนโลยีนี้บรรลุการรับรู้เชิงลึกโดยการคํานวณความแตกต่างของพิกเซลระหว่างเซ็นเซอร์สองตัวที่ทํางานควบคู่กัน แม้ว่าจะใช้งานได้จริง แต่ก็ยังอยู่ภายใต้แสงน้อยเงื่อนไขและพึ่งพาพื้นผิวของวัตถุในฉากเป็นอย่างมาก เพื่อแก้ไขปัญหาข้อบกพร่องของกล้องสเตอริโอแบบพาสซีฟเทคนิคการมองเห็นสเตอริโอแบบแอคทีฟได้เกิดขึ้น
 
เทคโนโลยีการมองเห็นสเตอริโอแบบแอคทีฟใช้โปรเจ็กเตอร์ลวดลายอินฟราเรดเพื่อให้แสงสว่างแก่ฉาก ซึ่งช่วยปรับปรุงการทํางานในสภาพแสงน้อยและเมื่อพื้นผิวของวัตถุไม่ชัดเจน อย่างไรก็ตาม ไม่มีวิธีที่จะให้การวัดความลึกที่หลากหลาย (ภายใน 10) และข้อมูลที่ได้รับต้องมีการประมวลผลเพิ่มเติมเพื่อคํานวณความลึก ซึ่งจะเพิ่มภาระการคํานวณในขณะเดียวกันก็ส่งผลต่อลักษณะแบบเรียลไทม์ของการวัด นี่คือจุดที่ข้อดีของเทคโนโลยี LiDAR มาก่อน

 
เทคโนโลยี LiDAR คืออะไร?

LiDAR ย่อมาจากอะไรเทคโนโลยี LiDAR หรือ Light Detection and Ranging เป็นเทคโนโลยีการสํารวจระยะไกลขั้นสูงที่คํานวณระยะทางที่แม่นยําของวัตถุโดยการปล่อยพัลส์เลเซอร์และวัดเวลาที่ใช้สําหรับพัลส์เหล่านั้นในการสะท้อนกลับจากวัตถุเป้าหมาย วิธีนี้ช่วยให้เครื่องสแกน Lidar สามารถสร้างโมเดล 3 มิติที่มีรายละเอียด หรือที่เรียกว่าพอยต์คลาวด์ ซึ่งทําแผนที่รูปร่างของวัตถุและสภาพแวดล้อมได้อย่างแม่นยํา เทคโนโลยี LiDAR ทํางานในลักษณะเดียวกับเรดาร์ (RADAR) แต่ใช้เลเซอร์แทนคลื่นวิทยุ และสามารถส่งสัญญาณเลเซอร์ในอัตราสูงสุด 160,000 ครั้งต่อวินาที ทําให้สามารถกําหนดเป้าหมายวัตถุได้อย่างรวดเร็วและแม่นยํา ช่วยให้สามารถวัดวัตถุเป้าหมายได้อย่างรวดเร็วและแม่นยํา
สูตรคํานวณระยะทางของวัตถุมีดังนี้:

ระยะทางของวัตถุ = (ความเร็วแสง x เวลาบิน) / 2.

 
สูตรนี้แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยี LiDAR ใช้ความเร็วของแสงและเวลาบินของพัลส์แสงในการคํานวณระยะทางอย่างไร เพื่อให้มั่นใจว่าการวัดมีความแม่นยําสูงและเชื่อถือได้

 
เทคโนโลยี LiDAR สองประเภทหลัก

ระบบ LiDAR แบ่งออกเป็นสองประเภทหลักตามหน้าที่: การสแกนไฟเขียวในอากาศและ LiDAR ภาคพื้นดิน

 
LiDAR ในอากาศ

เซ็นเซอร์เทคโนโลยี 3 มิติ Lidar ในอากาศ ซึ่งมักจะติดตั้งบนโดรนหรือเฮลิคอปเตอร์ จะปล่อยพัลส์แสงลงสู่พื้นและจับพัลส์ที่ส่งกลับเพื่อวัดระยะทางได้อย่างแม่นยํา เทคโนโลยีนี้สามารถแบ่งย่อยได้เป็น LIDAR โทโพโลยี ซึ่งใช้ในการทําแผนที่พื้นผิวดิน และ LIDAR แบบวัดความลึก ซึ่งใช้แสงสีเขียวเพื่อเจาะน้ําทะเลและวัดระดับความสูงของก้นทะเลและก้นแม่น้ํา

 
Lidar ที่ดิน

ระบบ LIDAR บนบกติดตั้งบนยานพาหนะภาคพื้นดินหรือขาตั้งกล้องแบบตายตัว และใช้เพื่อทําแผนที่ลักษณะทางธรรมชาติของอาคารและตรวจสอบทางหลวง ระบบเหล่านี้ยังมีคุณค่าในการสร้างแบบจําลอง 3 มิติที่แม่นยําของสถานที่ทางประวัติศาสตร์ เครื่องสแกน LiDAR บนบกสามารถแบ่งออกเป็น LiDAR แบบเคลื่อนที่สําหรับยานพาหนะเคลื่อนที่และ LiDAR แบบคงที่สําหรับยานพาหนะที่อยู่กับที่

 
กล้อง LiDAR ทํางานอย่างไร

การทํางานของเทคโนโลยี LiDAR เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบหลักหลายประการ

1. แหล่งกําเนิดเลเซอร์:ปล่อยพัลส์เลเซอร์ที่ความยาวคลื่นต่างๆ โดยมีแหล่งทั่วไป ได้แก่ เลเซอร์โกเมนอลูมิเนียมอิตเทรียมเจือนีโอไดเมียม (Nd-YAG) เทคโนโลยี LiDAR ภูมิประเทศมักใช้ความยาวคลื่น 1064nm หรือ 1550nm เพื่อความปลอดภัย ในขณะที่ Bathymetric LiDAR ใช้เลเซอร์ 532nm สําหรับการซึมผ่านของน้ํา
2. สแกนเนอร์และเลนส์:ใช้กระจกเบี่ยงเบนเพื่อควบคุมลําแสงเลเซอร์ เพื่อให้ได้ขอบเขตการมองเห็นที่กว้าง (FoV) และความสามารถในการสแกนความเร็วสูง
3. เครื่องตรวจจับ:จับแสงสะท้อนจากสิ่งกีดขวาง โดยทั่วไปจะใช้เครื่องตรวจจับแสงโซลิดสเตต เช่น โฟโตไดโอดหิมะถล่มซิลิกอนหรือโฟโตมัลติพลายเออร์ เครื่องรับ GPS: ในโหมดอากาศ เครื่องรับ GPS คือเครื่องรับ GPS
4. ตัวรับสัญญาณ GPS:ในระบบทางอากาศ จะติดตามระดับความสูงและตําแหน่งของเครื่องบิน ซึ่งมีความสําคัญต่อการวัดระดับความสูงของภูมิประเทศที่แม่นยํา 
5. หน่วยวัดเฉื่อย (IMU):ตรวจสอบความเร็วและการวางแนวของยานพาหนะเพื่อให้มั่นใจว่าการวางตําแหน่งที่แม่นยําของพัลส์เลเซอร์บนพื้นดิน

 
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี LiDAR ที่สําคัญ

การใช้งาน LiDAR คืออะไรการทําความเข้าใจการทํางานของเซ็นเซอร์ LiDAR เป็นสิ่งสําคัญ แต่การใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริงคือจุดที่เทคโนโลยีเปล่งประกายอย่างแท้จริง
 
1. ยานพาหนะและอุปกรณ์อัตโนมัติ:เครื่องจักรอัตโนมัติ เช่น โดรน รถแทรกเตอร์อัตโนมัติ และแขนหุ่นยนต์ อาศัย 3 มิติก้อนกล้องตรวจจับความลึกสําหรับการตรวจจับสิ่งกีดขวาง การแปล และการใช้พัลส์เลเซอร์บนพื้นดิน เซ็นเซอร์ LiDAR ให้ลําแสงเลเซอร์หมุนได้ 360 องศา ให้มุมมองที่ครอบคลุมสําหรับการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางและการจัดการวัตถุ เซ็นเซอร์ LiDAR ให้ลําแสงเลเซอร์หมุนได้ 360 องศา ให้มุมมองที่ครอบคลุมสําหรับการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางและป้องกันการชนกัน การสร้างจุดข้อมูลหลายล้านจุดแบบเรียลไทม์ช่วยให้สามารถสร้างแผนที่โดยละเอียดของสภาพแวดล้อมทําให้สามารถนําทางได้อย่างปลอดภัยในสภาพอากาศและสภาพแสงที่หลากหลาย 

 
2. หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ (AMR):AMR เป็นส่วนสําคัญในการดําเนินงานของโรงงานผลิต คลังสินค้า ร้านค้าปลีก และศูนย์กระจายสินค้า โดยจัดการงานต่างๆ เช่น การหยิบสินค้าและการกระจายสินค้า AMR เป็นส่วนสําคัญในการดําเนินงานของโรงงานผลิต คลังสินค้า ร้านค้าปลีก และศูนย์กระจายสินค้า โดยจัดการงาน เช่น การหยิบสินค้า การขนส่ง และการคัดแยกโดยปราศจากการดูแลของมนุษย์โดยตรง AMR เนื่องจากต้องการการประมวลผลน้อยที่สุดสําหรับการตรวจจับวัตถุและการสร้างแผนที่ ทําให้เป็นโซลูชันที่เหมาะสําหรับการใช้งานเหล่านี้

 
การถือกําเนิดของเทคโนโลยีการตรวจจับความลึก 3 มิติ

การถือกําเนิดของเทคโนโลยีการตรวจจับความลึก 3 มิติ โดยเฉพาะ LiDAR ได้ปฏิวัติวิธีที่เรารับรู้และโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อมของเรา ตั้งแต่การเพิ่มขีดความสามารถของยานยนต์ไร้คนขับไปจนถึงการปรับปรุงการดําเนินงานในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม LiDAR มีผลกระทบอย่างกว้างขวาง เทคโนโลยียังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องการใช้งานจะขยายตัวรวมเข้ากับชีวิตประจําวันของเราต่อไปและกําหนดอนาคตของเทคโนโลยี
 
ด้วยประสบการณ์มากกว่า 14 ปีในด้านการมองเห็นแบบฝังตัวซิโนซีนมุ่งมั่นที่จะช่วยให้ลูกค้าของเราจัดหาโมดูลกล้องที่เหมาะสมเพื่อรวมเข้ากับผลิตภัณฑ์ของตน และเราได้ทํางานร่วมกับบริษัทโดรนและหุ่นยนต์หลายแห่งเพื่อรวมเข้าด้วยกันกล้องความลึกของเราลงในผลิตภัณฑ์ของพวกเขา หากคุณสนใจโปรดติดต่อเรา