Dosbarthiad Synhwyrydd Laser LiDAR A Dulliau Sganio

LiDARSynhwyrydd Laser yn allyrru golau laser yn weithredol ac yn gallu cael gwybodaeth megis pellter, cyfeiriadedd, cyflymder a chyfuchlin targed ymwthiol gyda manylder uchel a chydraniad uchel. Fe'i defnyddiwyd yn helaeth mewn meysydd megis diogelwch trefol a diogelwch diwydiannol. Mae'r erthygl hon yn cyflwyno'n fyr y gwneuthurwyr lidar diogelwch domestig a thramor prif ffrwd a'u manylebau technegol cynnyrch. Gan gyfuno anghenion gwahanol gymwysiadau diogelwch, trafodir egwyddorion, nodweddion a sefyllfa gyfredol lidar o dan wahanol systemau technegol o dair agwedd: cynllun amrywio, dull sganio a dewis ffynhonnell golau. Yn olaf, mae tueddiadau cymhwyso a rhagolygon datblygu lidar diogelwch yn cael eu crynhoi a'u rhagweld. Er mwyn diwallu anghenion cymwysiadau diogelwch defnyddwyr, bydd lidar diogelwch yn datblygu ymhellach i gyfeiriad cost isel, perfformiad uchel, cyfresoli, miniaturization, cyflwr solet, sgleinio ac integreiddio aml-ffynhonnell.

Yn dibynnu a oes cydrannau symudol y tu mewn i'r system, gellir rhannu lidar yn lidar mecanyddol a lidar cyflwr solet. Yn eu plith, mae dulliau gweithredu lidar cyflwr solet yn cynnwys system micro-electromecanyddol (System Micro-ElectroMecanyddol, MEMS), technoleg Flash a thechnoleg OPA.

Yn ôl y nodweddion rheoli trawst yn y modd sganio, gellir rhannu lidar yn lidar sganio a lidar nad yw'n sganio. Yn eu plith, mae lidar nad yw'n sganio yn cyflawni delweddu targed trwy orchuddio'r olygfa â golau, fel lidar arae ardal Flash. Gall dulliau sganio priodol alluogi lidar diogelwch i gael maes golygfa a datrysiad mwy, tra'n gwneud y strwythur cyfan yn fwy sefydlog. Felly, mae'r dewis o dechnoleg sganio yn effeithio'n fawr ar gylch bywyd lidar, sydd yn ei dro yn penderfynu a ellir masgynhyrchu lidar diogelwch o dan y system hon. Yn eu plith, ystod canfod hir a maes mawr o farn yn ddangosyddion allweddol o lidar diogelwch, ac maent hefyd yn pennu rhagolygon cais diogelwch lidar yn y dyfodol.

1. Synhwyrydd Laser LiDAR Mecanyddol
Mae lidar mecanyddol yn cyfeirio at y defnydd o gylchdroi mecanyddol i gyflawni sganio laser. Mae'r modur yn gyrru'r modiwl un pwynt neu aml-bwynt i gylchdroi i gyflawni 360 gradd llawn neu sganio ardal ongl fawr arall. Dangosir egwyddor weithredol lidar mecanyddol yn Ffigur 1. Mae ganddo fanteision egwyddor syml, gyrru hawdd a maes golygfa sganio mawr. Hwn oedd y cyntaf i gael ei ddefnyddio'n eang a daeth yn ateb sganio ar gyfer cynhyrchion lidar diogelwch prif ffrwd ar y farchnad. Gan ystyried ffactorau megis lensys, strwythurau mecanyddol, a byrddau cylched, fel arfer ni ellir optimeiddio llawer o bwyntiau sy'n amrywio o fodiwlau o ran maint a phwysau. Felly, pan fydd y modur yn gyrru'r modiwl i gylchdroi am amser hir, mae'r Bearings yn hawdd eu gwisgo. Mae hyn yn gwneud sganio mecanyddol traddodiadol yn cael ei feirniadu o ran bywyd a dibynadwyedd, ac mae'r gost a achosir gan draul yn cynyddu. Mae hefyd yn broblem real iawn. Felly, mabwysiadodd y farchnad ddiogelwch gynnar atebion lleihau dimensiwn a chost isel yn bennaf, hynny yw, defnyddio radar laser llinell trawst isel ar y cyd â synwyryddion eraill. Mae ganddo ymddangosiad cryno a maes golygfa sganio mawr, ac mae'n addas ar gyfer senarios megis amddiffyn adeiladau a diogelu perimedr rhanbarthol.

Ffig. 1 Egwyddor weithredol LiDAR mecanyddol traddodiadol

Ar hyn o bryd, yr her fwyaf sy'n wynebu dyluniad LiDAR yw cyflawni perfformiad a chadernid wrth gyflawni cynhyrchiad màs am gost resymol. Fodd bynnag, ni ellir hyrwyddo lidar mecanyddol yn eang yn y maes diogelwch oherwydd ei gydrannau electronig craidd segur, sy'n ei gwneud hi'n anodd lleihau ei faint a'i gost. I'r perwyl hwn, mae cydrannau craidd lidar wedi'u hintegreiddio i sglodion cylched integredig sy'n benodol i gais (ASIC) i leihau maint cylched prosesu signal lidar a lleihau'r defnydd o bŵer a chost. Mae hyn er mwyn gwireddu'r cynhyrchiad màs o lidar aml-linell. tuedd bwysig.

Synhwyrydd Laser 2.MEMS LiDAR
Mae radar laser MEMS yn disodli'r ddyfais gylchdroi mecanyddol traddodiadol gyda microddrych MEMS wedi'i integreiddio ar sglodyn sy'n seiliedig ar silicon. Mae'r microddrych yn adlewyrchu'r laser i ffurfio ongl sganio ehangach ac ystod sganio fwy. Dangosir ei egwyddor weithredol yn Ffigur 2. Mae micro-ddrychau MEMS yn arloeswyr lidar mecanyddol traddodiadol a byddant yn arwain y miniaturization a lleihau costau lidar. Mae'r dull sganio galfanomedr yn osgoi cylchdroi uniongyrchol y strwythur amrywio, yn galluogi sganio cyflwr solet y lidar, ac yn gwneud y lidar yn gryno.

Ffig. 2 Sgematig MEMS. （a） Egwyddor weithredol MEMS LiDAR;（b） drych sganio MEMS

Gan ddibynnu ar fanteision micro-ddrychau MEMS, mae'r diwydiant yn ystyried MEMS lidar fel y dechnoleg gyflymaf i'w gweithredu. Ar hyn o bryd, mae lidar cyflwr solet Leishen Intelligent LS20 / LS21 cyfres MEMS wedi'i ddefnyddio mewn meysydd fel diogelwch deallus a monitro trychinebau. Fodd bynnag, diffyg y micro-ddrych MEMS yw bod ei ongl sganio yn fach, ac mae angen ongl ychwanegol i gyflawni sganio maes golygfa mawr. Yn ogystal, mae faint o olau laser y gall ei daflunio yn gyfyngedig, gan ei gwneud hi'n anodd cyflawni "canfod pellter hir". Yn gyffredinol, nid yw atebion technoleg lidar MEMS yn ddigon aeddfed ac mae angen eu gwella ymhellach. Credir, gyda datblygiad micro-ddrychau MEMS, y bydd rhagolygon cymhwyso lidar MEMS yn ehangach.

Synhwyrydd Laser 3.Flash LiDAR
Mae lidar fflach yn radar nad yw'n sganio. Mae'n allyrru golau arae ardal i'r targed, yn defnyddio'r synhwyrydd arae ardal i ganfod gwasgariad y golau digwyddiad gan y targed, ac yn allbynnu delwedd â gwybodaeth fanwl. Dangosir ei egwyddor weithredol yn Ffigur 3. Er bod Flash lidar yn gost isel ac mae ganddo sefydlogrwydd da, mae ei ystod canfod yn gymharol fyr, felly mae ei senarios cymhwyso yn gyfyngedig. Ym maes diogelwch, defnyddiwyd radar laser Flash yn eang. Gan ddefnyddio lidar Flash 3D ar gyfer canfod targed, segmentu ac olrhain, mae'r canlyniadau'n dangos bod Flash lidar yn addas ar gyfer gwyliadwriaeth perimedr a meysydd diogelwch ar y safle. Fodd bynnag, mewn meysydd fel monitro amgylcheddol, arsylwi gwrthrychau, ac atal peryglon, bydd canfod gwrthrychau neu bobl mewn amser real yn cael ei gyfyngu gan nodweddion sganio, gan arwain at ystumio data. Gan ddefnyddio system synhwyrydd a adeiladwyd gyda lidar Flash 3D, gellir olrhain gwrthrychau symudol hynod amrywiol mewn amser real a gyda chywirdeb uchel dros bellteroedd canolig i hir. Dangosir y broses arbrofol a'r canlyniadau yn Ffigur 4. Yn ogystal, gyda datblygiad cydrannau bach, mae cost canfodyddion arae ardal yn cael ei leihau, ac mae Flash lidar yn hawdd i'w fachu, a bydd ei gymwysiadau yn y maes diogelwch yn fwy.

Ffig. 3 Egwyddor weithredol Flash LiDAR

Ffig. 4 Senario gweithio a chanlyniadau arbrofol Flash LiDAR. （a） Gosodiad arbrofol gydag olrhain amser real ar PC a Flash LiDAR ar y pen pan-tilt; (b） cwmwl pwynt o'r senario; (c) golwg dwyster y senario gyda chanolbwynt y person wedi'i farcio; (d) golygfa ystod o'r senario gyda'r person ganolfan wedi'i marcio

Synhwyrydd Laser 4.OPA LiDAR
Fel math newydd o dechnoleg rheoli pwyntio trawst, mae technoleg sganio OPA wedi dod yn fan cychwyn ymchwil yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Mae ganddo fanteision dim dyfeisiau syrthni, cywirdeb sefydlog a chyfeiriad y gellir ei reoli. Dangosir ei egwyddor weithredol yn Ffigur 5. Mae nifer o unedau trawsyrru yn ffurfio arae trawsyrru. Mae ongl ymadael y trawst laser yn cael ei newid trwy addasu gwahaniaeth cyfnod pob uned drosglwyddo yn yr arae trawsyrru, a thrwy hynny gyflawni ymyrraeth sy'n atgyfnerthu'r ddwy ochr yn y cyfeiriad gosod, a thrwy hynny baratoi trawst pwyntio dwysedd uchel. S3, "synhwyrydd lidar cyflwr solet cyntaf y byd." Mae S3 yn defnyddio dull sganio OPA a dim ond maint palmwydd ydyw. Dangosir y cynnyrch a'i egwyddor yn Ffigur 6. Mae cynhyrchion cyfres S3 wedi'u defnyddio mewn meysydd fel monitro ymwthiad a rheoli mynediad.

Ffig. 5 Egwyddor weithredol OPA

Ffig. 6 Egwyddor weithredol Quanergy S3 LiDAR

Gall technoleg arae graddol optegol gydag integreiddio uchel ddiwallu anghenion datblygu holl-solet-cyflwr a miniaturization lidar diogelwch. Fodd bynnag, ar hyn o bryd mae dau brif ffactor sy'n cyfyngu ar gynhyrchiad màs lidar diogelwch OPA: yn gyntaf, mae llabedau ochr yn cael eu ffurfio'n hawdd yn ystod sganio gwirioneddol, a fydd yn effeithio ar ystod a datrysiad onglog y trawst; yn ail, mae'r anhawster prosesu yn uchel. Felly, mae technoleg lidar diogelwch OPA yn dal i fod yn anaeddfed, ac mae'n anodd cyflawni cynnyrch ar hyn o bryd.

Gwybodaeth Cyswllt:

Os oes gennych unrhyw syniadau, mae croeso i chi siarad â ni. Ni waeth ble mae ein cwsmeriaid a beth yw ein gofynion, byddwn yn dilyn ein nod i ddarparu ein cwsmeriaid gyda safon uchel, prisiau isel, a'r gwasanaeth gorau.