Tre implementazioni LiDAR industriali

Nella mobilità è in atto un grande passo avanti. Questo è vero sia nel settore automobilistico, dove si stanno sviluppando soluzioni di guida autonoma, sia nelle applicazioni industriali che utilizzano robotica e veicoli a guida automatizzata. I vari componenti dell'intero sistema devono cooperare tra loro e completarsi a vicenda. L'obiettivo principale è creare una vista 3D senza interruzioni intorno al veicolo, utilizzare questa immagine per calcolare le distanze degli oggetti e avviare il movimento successivo del veicolo con l'aiuto di algoritmi speciali. In effetti, qui vengono utilizzate tre tecnologie di sensori contemporaneamente: LiDAR (LiDAR), radar e telecamere. A seconda dello scenario applicativo specifico, questi tre sensori hanno i loro vantaggi. La combinazione di questi vantaggi con dati ridondanti può migliorare notevolmente la sicurezza. Quanto meglio questi aspetti sono coordinati, tanto meglio l'auto a guida autonoma sarà in grado di navigare nel suo ambiente.

1. Orario di volo diretto (dToF):

Nell'approccio del tempo di volo, i produttori di sistemi utilizzano la velocità della luce per generare informazioni sulla profondità. In breve, gli impulsi di luce diretti vengono emessi nell'ambiente e, quando l'impulso luminoso colpisce un oggetto, viene riflesso e registrato da un rilevatore vicino alla sorgente luminosa. Misurando il tempo impiegato dal raggio per raggiungere l'oggetto e ritornare, è possibile determinare la distanza dell'oggetto, mentre nel metodo dToF è possibile determinare la distanza di un singolo pixel. I segnali ricevuti vengono infine elaborati per attivare le azioni corrispondenti, come le manovre di evasione del veicolo per evitare collisioni con pedoni o ostacoli. Questo metodo è chiamato tempo di volo diretto (dToF) perché è correlato all'esatto "tempo di volo" del raggio. I sistemi LiDAR per veicoli autonomi sono un tipico esempio di applicazioni dToF.

2. Orario di volo indiretto (iToF):
L'approccio indiretto del tempo di volo (iToF) è simile, ma con una differenza notevole. L'illuminazione da una sorgente luminosa (di solito un VCSEL a infrarossi) viene amplificata da un foglio di schermatura e gli impulsi (ciclo di lavoro del 50%) vengono emessi in un campo visivo definito.

Nel sistema a valle, un "segnale standard" memorizzato attiverà il rilevatore per un periodo di tempo se la luce non incontra un ostacolo. Se un oggetto interrompe questo segnale standard, il sistema può determinare le informazioni sulla profondità di ciascun pixel definito del rivelatore in base allo sfasamento risultante e al ritardo del treno di impulsi.

3. Visione stereo attiva (ASV)

Nel metodo "visione stereo attiva", una sorgente di luce a infrarossi (solitamente un VCSEL o IRED) illumina la scena con uno schema e due telecamere a infrarossi registrano l'immagine in stereo.
Confrontando le due immagini, il software a valle può calcolare le informazioni sulla profondità richieste. Le luci supportano i calcoli della profondità proiettando un motivo, anche su oggetti con poca consistenza come pareti, pavimenti e tavoli. Questo approccio è ideale per il rilevamento 3D a distanza ravvicinata e ad alta risoluzione su robot e veicoli a guida automatizzata (AGV) per evitare gli ostacoli.