Qanday afzalliklari va kamchiliklari bor? Uchburchak va TOF lidar tahlillari!
Ko'plab aqlli qurilmalarning asosiy sensori sifatida lidar keng qo'llanilgan. Bugungi kunda biz lidarni uchuvchisiz transport vositalarida, xizmat ko'rsatuvchi robotlarda, AGV forkliftlarida, yo'llarning aqlli boshqaruvi va transportida va avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish liniyalarida tez-tez uchratishimiz mumkin, bu esa uning sun'iy intellekt sohasidagi ajralmas o'rnini ko'rsatish uchun etarli.
Bozorning asosiy lidar mahsulotlariga kelsak, atrof-muhitni aniqlash va xaritani qurish uchun foydalaniladigan radarlarni texnik yo'nalishlarga ko'ra taxminan ikkita toifaga bo'lish mumkin. Ulardan biri TOF (Time of Flight) radaridir, ikkinchisi - bu uchburchak diapazonli radar. Men ishonamanki, ko'pchilik bu ikki atamani yaxshi biladi, ammo agar siz ushbu ikkita echim printsipi, ishlashi, narxi va qo'llanilishi jihatidan, shuningdek ularning sabablari jihatidan yaxshiroqmi yoki yomonroqmi, demoqchi bo'lsangiz, ehtimol barchada ko'proq yoki Kamroq. Shubha. Bugun muharrir ba'zi takliflarni beradi va ushbu masalalarni tahlil qiladi.
1. Printsip
Triangulyatsiya usulining printsipi quyidagi rasmda keltirilgan. Lazer lazer nurini chiqaradi. Ob'ektni nurlantirgandan so'ng, aks ettirilgan yorug'lik chiziqli CCD tomonidan qabul qilinadi. Lazer va detektor ma'lum masofa bilan ajratilganligi sababli, optik yo'lga ko'ra CCD-da har xil masofadagi narsalar tasvirlanadi. Turli xil joylar. Trigonometrik formulaga muvofiq hisoblash, o'lchangan ob'ektning masofasini olish mumkin.
Faqatgina printsipga qarang, bu&# 39 juda oddiy deb o'ylaysizmi?
Shakl 1. Uchburchakni tortib olish printsipi
Biroq, TOF printsipi oddiyroq. 2-rasmda ko'rsatilgandek, lazer lazer impulsini chiqaradi va emissiya vaqti taymer tomonidan, qaytish nuri qabul qilgich tomonidan qabul qilinadi va qaytish vaqti taymer tomonidan qayd etiladi. GG-ni olish uchun ikki marta olib tashlanadi; parvoz vaqti GG-ni; yorug'lik va yorug'lik tezligi doimiy, shuning uchun tezlik va vaqt ma'lum bo'lgandan keyin masofani osongina hisoblash mumkin.
Shakl 2. TOF-ni qamrab olish printsipi
Afsuski, agar hamma narsa eslash kabi oddiy bo'lsa, dunyo ajoyib bo'ladi. Ushbu ikkita sxemani amalga oshirishda o'ziga xos qiyinchiliklar bo'ladi, ammo taqqoslaganda, TOFni engish uchun ko'proq qiyinchiliklar mavjud.
TOF radarini amalga oshirishdagi asosiy qiyinchiliklar:
Birinchisi, vaqt masalasi. TOF sxemasida masofani o'lchash vaqt o'lchoviga bog'liq. Ammo yorug'lik tezligi juda tez, shuning uchun aniq masofani olish uchun vaqt tizimiga talablar juda yuqori bo'ladi. Ma'lumotlarning bir qismi shundaki, lidar 1 sm masofani o'lchashi kerak va tegishli vaqt oralig'i taxminan 65ps. Elektr xususiyatlarini biroz yaxshi biladigan talabalar, bu elektron tizim orqasida nimani anglatishini bilishlari kerak.
Ikkinchisi - impuls signallarini qayta ishlash. Ikki qism mavjud:
Ulardan biri lazer: delta radarida lazerli haydash uchun deyarli talab yo'q. O'lchov lazer aksining holatiga bog'liq bo'lganligi sababli, uni chiqarish uchun faqat bitta doimiy yorug'lik talab qilinadi. Ammo TOF ishlamayapti. Bu nafaqat impulsli lazerni talab qiladi, balki sifati ham yomon emas. Hozirgi vaqtda TOF radarining chiqadigan nurlarining puls kengligi bir necha nanosekundaga teng bo'lib, ko'tarilgan chekka imkon qadar tezroq bo'lishi kerak. Shuning uchun har bir mahsulotni lazerli haydash sxemasi Bundan tashqari, yuqori va past nuqtalar mavjud.
Ikkinchisi - qabul qiluvchi. Umuman aytganda, aks-sado vaqtini aniqlash, aslida ko'tarilgan tomonning vaqtni aniqlashidir. Shuning uchun, echo signalini qayta ishlashda signalni imkon qadar buzilmasligini ta'minlash kerak. Bundan tashqari, signal buzilmagan bo'lsa ham, echo signali ideal kvadrat to'lqin bo'lishi mumkin emasligi sababli, turli xil ob'ektlarni bir xil masofada o'lchash ham old chekkaning o'zgarishiga olib keladi. Masalan, oq qog'oz va qora qog'ozni bir xil holatda o'lchash quyidagi rasmda ko'rsatilgandek ikkita echo signalini olishi mumkin va vaqtni o'lchash tizimi ikkita old qirralarning bir vaqtning o'zida bo'lishini o'lchashi kerak (chunki masofa bir xil masofa), bu maxsus davolanishni talab qiladi.
Shakl 3. Turli xil aks ettirish qobiliyatiga ega bo'lgan echo signallarining farqi
Bundan tashqari, qabul qilish uchi ham signalni to'yinganligi va shovqinli polga ishlov berish kabi muammolarga duch keladi, bu qiyin deyish mumkin.
Ikkinchidan, PKning ishlashi, sababini bilib, nima uchun ekanligini bilib?
Darhaqiqat, quyi oqim foydalanuvchilari nuqtai nazaridan, siz&# 39 ni amalga oshirish osonmi yoki qiyinmi, ahamiyatsiz. Foydalanuvchilar ikki narsadan boshqa narsalarga ahamiyat bermaydilar: ishlash va narx. Avvaliga ijro haqida gaplashishga ijozat bering. Agar ushbu sohani biladigan ko'pchilik odamlar TOF radarining ishlashi uchburchak radaridan yaxshiroq ekanligini bilsalar. Ammo buning o'ziga xos jihatlari va sabablari nimada?
Masofani o'lchash
Asosan, TOF radar uzoqroq masofani o'lchashi mumkin. Darhaqiqat, masofani o'lchashni talab qiladigan ba'zi hollarda, masalan, haydovchisiz avtoulov dasturlari, deyarli barcha TOF radarlari. Uchburchak radarining uzoqni o'lchashining bir qancha sabablari bor. Birinchidan, bu printsipial jihatdan cheklangan. Darhaqiqat, 1-rasmni diqqat bilan kuzatish qiyin emas. Uchburchak radarida o'lchangan ob'ekt qanchalik uzoq bo'lsa, CCD-da joylashuv farqi shunchalik kichik bo'ladi. Muayyan masofani bosib o'tgach, CCD ni ajrata olmaydi. Ikkinchisi, uchburchak radar TOF radariga o'xshash yuqori signal-shovqin nisbatlarini ololmaydi. TOF impulsli lazer namunalarini oladi va atrofdagi yorug'lik ta'sirini kamaytirish uchun ko'rish maydonini qat'iy nazorat qilishi mumkin. Bu uzoq masofani o'lchash uchun zarur shartlardir.
Albatta, masofa mutlaq sifatni anglatmaydi, bu aniq foydalanish stsenariylariga bog'liq.
Namuna olish darajasi
Lidar atrofni tasvirlaganda, u nuqta bulutli tasvirini chiqaradi. Bir soniyada bajarilishi mumkin bo'lgan bulutli bulutli o'lchovlar soni bu namuna olish tezligi. Belgilangan tezlik holatida namuna olish tezligi har bir tasvir doirasidagi nuqta bulutlari sonini va nuqta bulutlarining burchak o'lchamlarini aniqlaydi. Burchak o'lchamlari qanchalik baland bo'lsa va nuqta bulutlari soni qancha ko'p bo'lsa, tasvir atrofdagi muhitni shunchalik batafsil tasvirlaydi.
Bozordagi mahsulotlarga kelsak, triangulyatsiya radarining namuna olish darajasi odatda 20 k dan past, TOF radar esa yuqoriroq ko'rsatkichga erishishi mumkin (masalan, yulduz soniyali TOF radar PAVO 100 k gacha namuna olish darajasiga yetishi mumkin) ). Sababi shundaki, TOF o'lchovni bajarish uchun faqat bitta yorug'lik urishini talab qiladi va real vaqt rejimidagi tahlil ham tezda javob berishi mumkin. Ammo uchta
Kimga
Burchakli radar uchun zarur bo'lgan hisoblash jarayoni uzoqroq.
Shakl 4. Bir joyda joylashgan ob'ektlar uchun turli xil tanlab olish stavkalarining tasvir effektlari
(A): past namuna olish darajasi nuqtasi bulutli naqsh; (B): yuqori namuna olish tezligi nuqta bulutli naqsh (PAVO)
Aniqlik
Lidar asosan masofani o'lchash moslamasi hisoblanadi, shuning uchun masofani o'lchash aniqligi shubhasiz asosiy ko'rsatkichdir. Ushbu nuqtada trigonometriyaning aniqligi yaqin masofalarda juda yuqori, ammo masofa uzoqlashib borgan sari uning o'lchami aniqligi tobora yomonlashib boradi. Buning sababi shundaki, trigonometriya o'lchovi burchak bilan bog'liq bo'lib, masofani oshirib borishi bilan burchak farqi tobora kichrayib boradi. Shuning uchun, uchburchak radar odatda markirovka aniqligida foizli belgini qo'llaydi (odatda 1% kabi), keyin 20m masofadagi maksimal xato 20 sm. TOF radari parvoz vaqtiga bog'liq va vaqtni o'lchash aniqligi uzunlik oshishi bilan sezilarli darajada o'zgarmaydi. Shuning uchun ko'pchilik TOF radarlari o'nlab metr o'lchov oralig'ida bir necha santimetr aniqlikni saqlab turishi mumkin.
Tezlik (kvadrat tezligi)
Mexanik radarda tasvir tezligi dvigatelning tezligi bilan belgilanadi. Hozirda bozorda mavjud bo'lgan ikki o'lchovli lidarga kelsak, uchburchak radarning maksimal tezligi odatda 20Hz dan past, TOF radar esa taxminan 30Hz-50Hz ga erishishi mumkin. Odatda, uchburchak radar odatda yuqori va pastki bo'linadigan jismlarning tuzilishini qabul qiladi, ya'ni yuqori qism lazer nurlari, qabul qilish va yig'ish uchun, pastki qismi esa motorni boshqarish va elektr ta'minoti uchun javobgardir. Haddan tashqari og'ir harakat komponentlari yuqori tezlikni cheklaydi. TOF radar odatda birlashtirilgan yarim qattiq tuzilmani qabul qiladi va dvigatel faqat oynani boshqarishi kerak, shuning uchun dvigatelning quvvat sarfi kichik va qo'llab-quvvatlanadigan tezlik ham yuqori.
Albatta, bu erda aytib o'tilgan tezlik farqi faqat mavjud mahsulotlarning ob'ektiv tahlili. Darhaqiqat, tezlik va TOFni qabul qiladigan radar yoki triangulyatsiya usuli o'rtasida hech qanday bog'liqlik yo'q. Asosiy ko'p tarmoqli TOF radarlari yuqori va pastki bo'linish tuzilishini qabul qiladi. Axir koaksial strukturaning optik dizayni ko'plab cheklovlarga duch keladi. Ko'p qatorli TOF radarining tezligi odatda 20 Gts dan past.
Shu bilan birga, yuqori tezlik (yoki yuqori kvadrat tezligi) nuqta bulutli tasvirlash uchun muhimdir. Yuqori kvadrat tezligi yuqori tezlikda harakatlanadigan moslamalarni, masalan, avtomobil yo'llarida harakatlanadigan transport vositalarini olish uchun qulayroqdir. Bundan tashqari, xaritani o'zi qurishda harakatlanuvchi radar xaritasi buziladi (masalan, statsionar radar aylanani aylana sifatida skaner qilsa, u holda radar to'g'ri chiziq bilan harakatlanayotganda skaner qilingan tasvir ellipsga aylanadi). Shubhasiz, yuqori tezlik bu kabi buzilish ta'sirini yaxshiroq kamaytirishi mumkin.
3. Narx
Agar siz faqat ishlash taqqoslashiga nazar tashlasangiz, TOF radarining ishlashi uchburchak radarni to'liq bosib olganga o'xshaydi. Shu bilan birga, mahsulot raqobati nafaqat ishlash parametrlarining raqobati, balki foydalanuvchilar narx, barqarorlik va xizmatga ham e'tibor berishadi.
Hech bo'lmaganda narx jihatidan uchburchak radarning hozirgi narxi TOF radaridan past va qisqa masofaga uchburchak radar narxi allaqachon 100 yuan darajasida. Hozirgi vaqtda import qilinadigan TOF radarining narxi 10 000 yuandan oshadi. Aytish mumkinki, yuqori narx TOF lidar dasturlarining yanada kengayishini cheklovchi muhim omil hisoblanadi.
Biroq, so'nggi yillarda mahalliy TOF radar ishlab chiqaruvchilarining ko'payishi bilan TOF radarining narxi ancha pasaygan. Import qilingan tovarlarga nisbatan mahalliy TOF radar mahsulotlarining narxi ancha raqobatbardosh bo'lib qoldi. Kelajakda ishlab chiqarish texnologiyasini takomillashtirish va yuklarni etkazib berishni yanada ko'paytirish bilan TOF radarining narxi yanada siqib olinadi va uchburchak radarnikiga o'xshash darajaga tushish mumkin emas.
To'rtta, dastur senariylari
Uchburchak radar sahnasi asosan yopiq yaqin masofadagi dasturlarda ishlatiladi va eng tipik sahna bu supuruvchi robotdir. Aniqlanish doirasi katta bo'lgan sahnalarda (masalan, savdo markazlari, aeroportlar yoki stantsiyalar), shuningdek tashqi makon manzaralarida TOF kengroq qo'llaniladi. Bundan tashqari, ochiq va aylanadigan delta radarining mahsulotlarini chang va suvga chidamliligi jihatidan juda nozik holga keltirganligini eslatib o'tish joiz. Ba'zi bir maxsus dasturlarda, masalan AVG mashinasi ishlaydigan ustaxonada ko'pincha chang bo'ladi. Atrof muhitda uchburchak radarining motoriga zarar etkazish juda oson. Aksincha, TOF radarida qabul qilingan yarim qattiq dizayn yaxshi himoya va uzoq umr ko'rish imkoniyatini beradi.
Shakl 5. Yulduzli ikkinchi TOF lidari
Hozirgi vaqtda mahalliy TOF radarlari jadal rivojlanmoqda. Cyndar tomonidan ishga tushirilgan 2D xavfsizlik lazer skaneri 20m o'lchov masofasiga, 100 kHz nuqtali bulut tezligiga, maksimal burchak o'lchamlari 0,036 ° ga va IP65 himoya darajasiga erishishi mumkin. Uning qo'llanilishida uchuvchisiz haydash, robototexnika, AGV, xavfsizlik, yo'l ma'muriyati va boshqa ko'plab sohalar mavjud - China' TOF radarining ajoyib vakillari.
