logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Jak lidar staje się inteligentny i wykracza poza branżę motoryzacyjną

ghost666 16 Gru 2023 14:37 1164 0
  • Jak lidar staje się inteligentny i wykracza poza branżę motoryzacyjną
    Lidar stał się niezbędny dla autonomicznych pojazdów do percepcji otoczenia, ale nie jest już do nich ograniczony; w poniższym artykule przyjrzymy się tej technologii i jej ekspansji na różne branże, gdy sensory stają się coraz bardziej inteligentne. Rosnące zainteresowanie pojazdami autonomicznymi wywołało istotne postępy w technologii LIDAR-owej. Te trójwymiarowe sensory są wysoce cenione za precyzyjną percepcję środowiska, mierząc odległości za pomocą impulsów laserowych, stając się niezbędnym elementem bezpieczeństwa dla autonomicznego transportu. W rezultacie cieszą się one sporym zainteresowaniem ze strony sektora mobilności, ale rozwijanie tej technologii budzi duże poruszenie także poza nim.

    LIDAR był używany od szeregu lat (przed wzrostem popularności) głównie w badaniach, mapowaniu i analizie przestrzennej. Jednak wcześniejsze urządzenia były drogie, nierzadko duże i potrzebowały częstej konserwacji. Postęp technologiczny uczynił je bardziej wydajnymi, wymagającymi mniej napraw, a także tańszymi i przyjaznymi dla użytkownika, nawet dla osób bez specjalistycznej wiedzy z zakresu analizy danych 3D. Ta transformacja sprawiła, że LIDAR staje się fascynujący dla coraz większej liczby branż, otwierając nowe obszary zastosowań. Na przykład:

    – LIDAR-owe rozwiązania monitorowania objętościowego generują dane na temat zapasów materiałów sypkich, które wcześniej było trudno zbierać za pomocą alternatywnych metod. Automatyzuje to integrację danych w czasie rzeczywistym do systemów zarządzania zapasami, przyczyniając się do bardziej efektywnych procesów w branżach takich jak rolnictwo, budownictwo czy recykling;
    – w dziedzinie systemów bezpieczeństwa sensory LIDAR doskonale sprawdzają się w wykrywaniu intruzów, oferując niezrównaną niezawodność i znaczne obniżenie wskaźników fałszywych alarmów. W rezultacie są one idealne do zabezpieczania krytycznej infrastruktury i zapewniania optymalnej ochrony obiektów wymagających wysokich poziomów bezpieczeństwa, takich jak elektrownie i lotniska;
    – LIDAR odgrywa kluczową rolę w zarządzaniu tłumem, anonimowo śledząc ruchy ludzi w nim. Na przykład liczne destynacje turystyczne używają tej technologii do monitorowania liczby odwiedzających i oferowania w czasie rzeczywistym alternatywnych sugestii dotyczących miejsc przemieszczania za pośrednictwem aplikacji mobilnych, gdy na określonym obszarze zbliża się moment przeciążenia, łagodząc tym samym korki.

    Czym jest LIDAR?

    LIDAR, skrót od: „Light Detection and Ranging”, działa poprzez wykorzystanie promieni laserowych do pomiaru odległości. Wczesne sensory LIDAR 3D, takie jak te widoczne na pierwszych autonomicznych pojazdach testowych, były znane jako Lidary obrotowe. Urządzenia te miały masywne zespoły zamontowane na dachach pojazdów, obracające się mechanicznie, aby rejestrować dane o otoczeniu. Te wcześniejsze wersje były kosztowne i wymagały regularnej konserwacji z powodu wykorzystania ruchomych elementów. Aby złagodzić te wady, firmy takie jak Blickfeld przyjęły rozwiązania Lidarów opartych na technologiach ciała stałego, eliminując konieczność części mechanicznych. Ten postęp zaowocował niezawodniejszymi, mniejszymi i nie tak kosztownymi czujnikami. W Lidarach o stałym skanowaniu, dioda laserowa emituje setki tysięcy impulsów laserowych na sekundę na zwierciadła MEMS (mikrosystemy elektromechaniczne), wibrujące we własnych częstotliwościach. Ta technologia umożliwia precyzyjne ustawienie zwierciadeł MEMS tak, aby odbijały wiązkę laserową w kształcie stożka bez mechanicznego zużycia. Te komponenty mogą być wytwarzane niezawodnie i tanio w dużych ilościach, dzięki dobrze rozwiniętemu procesowi produkcji mikrosensorów.

    Wysłane impulsy świetlne odbijają się od obiektów na swojej drodze i są przechwytywane przez czujnik. Mierząc czas, jaki potrzebuje światło na pokonanie odległości, Lidar oblicza dokładną odległość między sensorem a wykrytym obiektem (z zastosowaniem zasady czasu przelotu). Ten proces umożliwia tworzenie bardzo precyzyjnych reprezentacji przestrzennych (tzw. chmur punktów) otoczenia. W zasadzie technologia ta działa podobnie do radaru, który mierzy odległości i prędkości za pomocą fal elektromagnetycznych w innym pasmie i jest szczególnie niezawodny w przypadku powierzchni metalowych, ale mniej wobec innych materiałów. Ogólnie rzecz biorąc, radar nie dostarcza tak wielu szczegółów jak Lidar. Lidar 3D dokładnie rejestruje przestrzenną pozycję i kształt obiektów, w dużej mierze niezależnie od ich materiału powierzchniowego.

    Ścieżka do obrazowania 3D

    Możliwości różnych czujników Lidar zależą od ich pola widzenia, określającego ilość informacji, jaką mogą zebrać:

    * 1D Lidar: obejmuje użycie pojedynczego impulsu laserowego skierowanego w jednym kierunku, pozwalając na pomiar odległości w określonym punkcie. Ta technologia nadaje się do zastosowań takich jak stacje poboru opłat, ale nie dostarcza informacji na temat typu, rozmiaru ani kształtu obiektu.
    * 2D Lidar: wykorzystuje poziomo przemieszczający się impuls laserowy do pomiaru odległości i kierunku ruchu, oferując dodatkowe szczegóły na temat kształtu obiektów poprzez analizę punktów odbicia i odległości. Czujniki Lidar 2D są powszechnie stosowane w automatyce przemysłowej i robotyce. Jednak obiekty wykrywane są tylko na wysokości płaszczyzny czujnika, uniemożliwiając precyzyjną ocenę wielkości. Na przykład, gdy są one stosowane na poziomie kolan w systemach alarmowych, relatywnie małe zwierzęta mogą powodować fałszywe alarmy. Podniesienie płaszczyzny obserwacji może umożliwić ludziom unikanie wykrycia przez czołganie się lub kucanie.
    * 3D Lidar: poprzez obracanie impulsu laserowego zarówno w poziomie, jak i w pionie, tworzy się pole widzenia w kształcie stożka, umożliwiające czujnikowi przechwytywanie danych przestrzennych w trzech wymiarach. Ten trzeci wymiar jest kluczowy dla uzyskania dokładnych reprezentacji przestrzennych otoczenia, dostarczając cennych danych w licznych obszarach zastosowań i otwierając zupełnie nowe możliwości. W kontekście systemów alarmowych Lidar 3D zapewnia, że każde naruszenie strefy bezpieczeństwa zostanie wykryte, a rozmiar przedmiotu określony. W oprogramowaniu można ustawić próg aktywacji w zależności od wielkości obiektu, znacznie redukując fałszywe alarmy i nieautoryzowane wtargnięcia.

    Jak lidar staje się inteligentny i wykracza poza branżę motoryzacyjną
    W zastosowaniach związanych z bezpieczeństwem użytkownicy LIDAR mogą definiować strefy,
    w których można niezawodnie wychwycić każde naruszenie przy
    bardzo niskim wskaźniku fałszywych alarmów.


    Rozpoznawanie obrazu a Lidar

    Czujniki lidarowe 3D dostarczają bezpośrednich danych o odległości, w przeciwieństwie do kamer, które przede wszystkim rejestrują szczegóły światła i koloru, ale nie mierzą informacji przestrzennych. Te bezpośrednio mierzone wartości odległości oferują znaczną zaletę. Chociaż nowoczesne oprogramowanie wspierane przez sztuczną inteligencję może uzyskiwać szczegóły 3D z danych z kamery, Lidar 3D zapewnia informacje przestrzenne bezpośrednio, szybciej i z większą precyzją. Jest to szczególnie korzystne w przypadku pojazdów autonomicznych i dronów, które polegają na dokładnych pomiarach odległości, aby bezpiecznie poruszać się i unikać kolizji.

    Poziom wyżej — inteligentny LIDAR

    Jak lidar staje się inteligentny i wykracza poza branżę motoryzacyjną
    Inteligentny LiDAR Qb2 dostarcza wyniki w postaci wartości bezwzględnych, ale na żądanie może również generować chmury punktów.


    Inteligentne czujniki lidarowe wymagają zaawansowanych komponentów optycznych i elektronicznych oraz odpowiedniego oprogramowania do analizy zebranych danych. W większości przypadków dane 3D z sensora są przesyłane do komputera zewnętrznego, gdzie do ich przetworzenia wykorzystywane jest oprogramowanie percepcyjne.

    Jak lidar staje się inteligentny i wykracza poza branżę motoryzacyjną
    Spojrzenie do środka urządzenia,
    na którym działa całe oprogramowanie
    do analizy, umożliwiające bezpośrednie
    generowanie wyników bez potrzeby
    zewnętrznych komputerów.
    Jednak firma Blickfeld zoptymalizowała ten proces, opracowując Qb2, czujnik lidarowy, który integruje w sobie całe niezbędne oprogramowanie do analizy danych. W zasadzie: „oczy” i „mózg” sensora znajdują się teraz w jednym urządzeniu, ułatwiając natychmiastowy dostęp do użytecznych zasobów bez konieczności dodatkowego sprzętu komputerowego ani akcesoriów sieciowych. To sprawia, że dane 3D są dostępne dla szerszej publiczności, nawet dla tych bez specjalistycznych umiejętności analizy tychże.

    Uzyskane informacje można bezproblemowo przesyłać bezpośrednio do ekosystemów IoT lub chmury za pomocą standardowych protokołów komunikacyjnych, takich jak MQTT czy dedykowanego API. Pozwala to na dostęp w czasie rzeczywistym do wyników przez pracowników na całym świecie, łatwo przeglądanych w zwykłej przeglądarce internetowej na tablecie lub smartfonie. Ponadto, ponieważ tylko niewielkie ilości danych muszą być przesyłane, można to zrobić za pomocą Wi-Fi, co dodatkowo redukuje potrzeby dotyczące kabli. Jest to szczególnie korzystne w systemach z wieloma czujnikami, takich jak te powszechnie stosowane do monitorowania obszernych zapasów materiałów sypkich, znacznie upraszczając instalację i obsługę.

    Lidar może pomóc w cyfryzacji tradycyjnych branż

    Przedsiębiorstwa, które przyjmują technologię Lidarową 3D, są w stanie natychmiast rozpoznać jej zalety. Może to prowadzić do zdigitalizowanych i bardziej efektywnych procesów dzięki precyzyjnym informacjom w czasie rzeczywistym. W rezultacie Lidar 3D ma potencjał do znacznego zwiększenia poziomu cyfryzacji w łańcuchach dostaw różnych branż. Odgrywa także kluczową rolę w rozwiązywaniu konkretnych zadań, które wcześniej były kosztowne, pracochłonne lub potencjalnie nieosiągalne. Integracja oprogramowania w urządzeniu umożliwia praktycznie każdemu skorzystanie z danych 3D, nawet bez specjalistycznej wiedzy.

    Źródło: https://trello.com/c/iK1oa2CR/3465-how-lidar-is-becoming-smart-and-going-beyond-just-automotive

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    https://twitter.com/Moonstreet_Labs
    ghost666 napisał 11960 postów o ocenie 10197, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
REKLAMA