Три промислові реалізації LiDAR

У мобільності відбувається гігантський стрибок. Це справедливо чи в автомобільному секторі, де розробляються рішення для автономного водіння, чи в промислових застосуваннях із використанням робототехніки та автоматизованих керованих транспортних засобів. Різні компоненти всієї системи повинні взаємодіяти один з одним і доповнювати один одного. Основна мета — створити безшовний 3D-вид навколо автомобіля, використовувати це зображення для обчислення відстані до об’єктів та ініціювання наступного руху транспортного засобу за допомогою спеціальних алгоритмів. Фактично тут одночасно використовуються три сенсорні технології: LiDAR (LiDAR), радар і камери. Залежно від конкретного сценарію застосування ці три датчики мають свої переваги. Поєднання цих переваг із зайвими даними може значно підвищити безпеку. Чим краще ці аспекти скоординовані, тим краще самокерований автомобіль зможе орієнтуватися в навколишньому середовищі.

1. Прямий час польоту (dToF):

У підході часу польоту виробники систем використовують швидкість світла для отримання інформації про глибину. Коротше кажучи, спрямовані світлові імпульси випускаються в навколишнє середовище, і коли світловий імпульс потрапляє на об’єкт, він відбивається і реєструється детектором поблизу джерела світла. Вимірюючи час, необхідний для того, щоб промінь досягав об’єкта та повернувся, можна визначити відстань до об’єкта, тоді як у методі dToF можна визначити відстань до окремого пікселя. Отримані сигнали нарешті обробляються для запуску відповідних дій, таких як маневри ухилення транспортного засобу, щоб уникнути зіткнення з пішоходами або перешкодами. Цей метод називається прямим часом прольоту (dToF), оскільки він пов’язаний з точним «часом прольоту» променя. Системи LiDAR для автономних транспортних засобів є типовим прикладом застосування dToF.

2. Непрямий час польоту (iToF):
Непрямий підхід до визначення часу польоту (iToF) схожий, але з однією помітною відмінністю. Освітлення від джерела світла (зазвичай інфрачервоного VCSEL) посилюється ухиляючим листом, і імпульси (працездатність 50%) випромінюються у визначене поле зору.

У нижній системі збережений «стандартний сигнал» спрацьовує детектор на певний період часу, якщо світло не зустріне перешкоду. Якщо об’єкт перериває цей стандартний сигнал, система може визначити інформацію про глибину кожного визначеного пікселя детектора на основі результуючого фазового зсуву та часової затримки черги імпульсів.

3. Active Stereo Vision (ASV)

У методі «активного стереобачення» джерело інфрачервоного світла (зазвичай VCSEL або IRED) висвітлює сцену візерунком, а дві інфрачервоні камери записують зображення в стерео.
Порівнюючи два зображення, програмне забезпечення, що знаходиться нижче, може розрахувати необхідну інформацію про глибину. Світильники підтримують обчислення глибини, проектуючи візерунок, навіть на об’єкти з невеликою текстурою, такі як стіни, підлога та столи. Цей підхід ідеально підходить для 3D-зондування на близькій відстані з високою роздільною здатністю для роботів і автоматизованих керованих транспортних засобів (AGV) для уникнення перешкод.