Odborné znalosti

Tři průmyslové implementace LiDAR

2022-02-18

V mobilitě dochází k obrovskému skoku. To platí ať už v automobilovém sektoru, kde se vyvíjejí řešení pro autonomní řízení, nebo v průmyslových aplikacích využívajících robotiku a automaticky řízená vozidla. Různé komponenty v celém systému musí vzájemně spolupracovat a doplňovat se. Hlavním cílem je vytvořit plynulý 3D pohled kolem vozidla, použít tento obrázek k výpočtu vzdáleností objektů a zahájit další pohyb vozidla pomocí speciálních algoritmů. Ve skutečnosti se zde současně používají tři senzorové technologie: LiDAR (LiDAR), radar a kamery. V závislosti na konkrétním scénáři aplikace mají tyto tři senzory své výhody. Kombinace těchto výhod s redundantními daty může výrazně zlepšit zabezpečení. Čím lépe budou tyto aspekty koordinovány, tím lépe se bude autonomní auto orientovat ve svém prostředí.


1. Přímý čas letu (dToF):

V přístupu založeném na době letu výrobci systémů používají rychlost světla ke generování informací o hloubce. Stručně řečeno, směrované světelné pulsy jsou vystřelovány do okolí, a když světelný puls zasáhne předmět, je odražen a zaznamenán detektorem v blízkosti světelného zdroje. Měřením doby, za kterou paprsek dosáhne objektu a vrátí se, lze určit vzdálenost objektu, zatímco v metodě dToF lze určit vzdálenost jednoho pixelu. Přijaté signály jsou nakonec zpracovány pro spuštění odpovídajících akcí, jako jsou úhybné manévry vozidla, aby se zabránilo srážce s chodci nebo překážkami. Tato metoda se nazývá přímá doba letu (dToF), protože souvisí s přesnou „dobou letu“ paprsku. Typickým příkladem aplikací dToF jsou systémy LiDAR pro autonomní vozidla.

2. Nepřímý čas letu (iToF):
Přístup nepřímé doby letu (iToF) je podobný, ale s jedním významným rozdílem. Osvětlení ze světelného zdroje (obvykle infračervený VCSEL) je zesíleno uhýbacím plátem a do definovaného zorného pole jsou vysílány impulsy (50% pracovní cyklus).


V následném systému uložený „standardní signál“ spustí detektor na určitou dobu, pokud světlo nenarazí na překážku. Pokud objekt přeruší tento standardní signál, může systém určit informace o hloubce každého definovaného pixelu detektoru na základě výsledného fázového posunu a časového zpoždění sledu pulzů.

3. Active Stereo Vision (ASV)

V metodě "aktivního stereo vidění" zdroj infračerveného světla (obvykle VCSEL nebo IRED) osvětluje scénu vzorem a dvě infračervené kamery zaznamenávají obraz stereo.
Porovnáním dvou snímků může následný software vypočítat požadovanou hloubkovou informaci. Světla podporují výpočty hloubky promítáním vzoru, a to i na předměty s malou texturou, jako jsou stěny, podlahy a stoly. Tento přístup je ideální pro blízké 3D snímání s vysokým rozlišením na robotech a automaticky naváděných vozidlech (AGV) pro vyhýbání se překážkám.