Três implementações industriais de LiDAR

Um salto gigantesco está ocorrendo na mobilidade. Isso é verdade seja no setor automotivo, onde estão sendo desenvolvidas soluções de condução autônoma, ou em aplicações industriais usando robótica e veículos guiados automatizados. Os vários componentes de todo o sistema devem cooperar entre si e se complementar. O objetivo principal é criar uma visão 3D perfeita ao redor do veículo, usar esta imagem para calcular as distâncias dos objetos e iniciar o próximo movimento do veículo com a ajuda de algoritmos especiais. Na verdade, três tecnologias de sensores são usadas ao mesmo tempo aqui: LiDAR (LiDAR), radar e câmeras. Dependendo do cenário de aplicação específico, esses três sensores têm suas próprias vantagens. A combinação dessas vantagens com dados redundantes pode melhorar muito a segurança. Quanto melhor esses aspectos forem coordenados, melhor o carro autônomo será capaz de navegar em seu ambiente.

1. Tempo Direto de Voo (dToF):

Na abordagem de tempo de voo, os fabricantes de sistemas usam a velocidade da luz para gerar informações de profundidade. Em resumo, pulsos de luz direcionados são disparados no ambiente e, quando o pulso de luz atinge um objeto, é refletido e registrado por um detector próximo à fonte de luz. Ao medir o tempo que leva para o feixe atingir o objeto e retornar, a distância do objeto pode ser determinada, enquanto no método dToF a distância de um único pixel pode ser determinada. Os sinais recebidos são finalmente processados ​​para desencadear ações correspondentes, como manobras de evasão de veículos para evitar colisões com pedestres ou obstáculos. Esse método é chamado de tempo de voo direto (dToF) porque está relacionado ao "tempo de voo" exato do feixe. Os sistemas LiDAR para veículos autônomos são um exemplo típico de aplicações dToF.

2. Tempo de voo indireto (iToF):
A abordagem de tempo de voo indireto (iToF) é semelhante, mas com uma diferença notável. A iluminação de uma fonte de luz (geralmente um VCSEL infravermelho) é amplificada por uma folha de desvio e pulsos (ciclo de trabalho de 50%) são emitidos em um campo de visão definido.

No sistema a jusante, um "sinal padrão" armazenado acionará o detector por um período de tempo se a luz não encontrar um obstáculo. Se um objeto interromper este sinal padrão, o sistema pode determinar a informação de profundidade de cada pixel definido do detector com base na mudança de fase resultante e no atraso de tempo do trem de pulsos.

3. Visão Estéreo Ativa (ASV)

No método de "visão estéreo ativa", uma fonte de luz infravermelha (geralmente um VCSEL ou IRED) ilumina a cena com um padrão e duas câmeras infravermelhas gravam a imagem em estéreo.
Ao comparar as duas imagens, o software downstream pode calcular as informações de profundidade necessárias. As luzes suportam cálculos de profundidade projetando um padrão, mesmo em objetos com pouca textura, como paredes, pisos e mesas. Essa abordagem é ideal para detecção 3D de alta resolução e curto alcance em robôs e veículos guiados automaticamente (AGVs) para evitar obstáculos.