Nuwe 3D Lidar-stelsel vir verbeterde voorwerpopsporing en afstandmeting

Navorsers onder leiding van Susumu Noda van die Kyoto-universiteit in Japan het 'n studie oor hul nuwe niemeganiese 3D lidar-stelsel gepubliseer. Die stelsel pas in die palm van die hand en is in staat om die afstand van swak weerkaatsende voorwerpe te meet en hul beweging outomaties na te spoor.

Die navorsing is gepubliseer in optics.

Kombineer skandering en flitsbeligting

Volgens Noda, "Met ons lidar-stelsel sal robotte en voertuie betroubaar en veilig in dinamiese omgewings kan navigeer sonder om swak weerkaatsende voorwerpe soos swart metaalmotors uit die oog te verloor." Hy het bygevoeg dat die inkorporering van die tegnologie in motors outonome bestuur veiliger sal maak.

Die nuwe stelsel word moontlik gemaak deur 'n unieke ligbron genaamd 'n dubbelgemoduleerde fotoniese kristallaser (DM-PCSEL). Die DM-PCSEL integreer nie-meganiese, elektronies beheerde straalskandering met flitsbeligting wat in flitslidar gebruik word om 'n volledige 3D-beeld met 'n enkele ligflits te verkry. Hierdie ligbron is chip-gebaseerd en kan uiteindelik die ontwikkeling van 'n on-chip all-solid-state 3D lidar-stelsel moontlik maak.

Lidar-stelsels karteer voorwerpe deur hulle met laserstrale te verlig en die afstand van hierdie voorwerpe te bereken deur die tyd van vlug (ToF) van die strale te meet. Die meeste bestaande en onder-ontwikkeling lidar-stelsels maak staat op bewegende dele, wat hulle lywig, duur en onbetroubaar maak. Flitslidar-stelsels, aan die ander kant, gebruik 'n enkele breë en diffuse ligstraal om gelyktydig die afstande van alle voorwerpe wat in sig is, te verlig en te evalueer. Flitslidar-stelsels kan egter nie die afstande van swak reflekterende voorwerpe meet nie en is geneig om groot te wees as gevolg van die eksterne lense en optiese elemente wat nodig is om die flitsstraal te skep.

Ontwikkel die Nuwe Ligbron

Om hierdie beperkings te oorkom, het die navorsers die DM-PCSEL-ligbron ontwikkel, wat beide flitsbeligting en straalskanderingvermoëns het. Die navorsers het hierdie ligbron in 'n 3D lidar-stelsel ingesluit, wat die gelyktydige meting van baie voorwerpe met wye flitsbeligting en selektiewe beligting van swak reflektiewe voorwerpe met 'n meer gekonsentreerde ligstraal moontlik maak. Hulle het ook 'n ToF-kamera geïnstalleer en sagteware ontwikkel vir die outomatiese opsporing van die beweging van swak reflektiewe voorwerpe met behulp van straalskanderende beligting.

"Ons DM-PCSEL-gebaseerde 3D lidar-stelsel stel ons in staat om hoogs reflektiewe en swak reflektiewe voorwerpe gelyktydig te bereik," het Noda gesê. "Die lasers, ToF-kamera en alle verwante komponente wat nodig is om die stelsel te bedryf, is op 'n kompakte manier saamgestel, wat gelei het tot 'n totale stelselvoetspoor wat kleiner as 'n besigheidskaartjie is."

Die navorsers het die stelsel gedemonstreer deur dit te gebruik om die afstande van swak reflektiewe voorwerpe wat op 'n tafel in 'n laboratorium geplaas is, te meet. Hulle het ook gewys dat die stelsel die beweging van hierdie voorwerpe kan herken en volg. Die navorsers ondersoek nou die potensiaal van die stelsel in praktiese toepassings, soos die outonome beweging van robotte en voertuie, en ondersoek die moontlikheid om die ToF-kamera te vervang met 'n meer opties sensitiewe enkel-foton lawine fotodiode-skikking vir langerafstandmetings .