Объектыг хянах, зайны хэмжилтийг сайжруулах шинэ 3D Lidar систем

Японы Киотогийн их сургуулийн Сусуму Нода тэргүүтэй судлаачид өөрсдийн шинэ механик бус 3D лидар системийн талаарх судалгаагаа нийтэлжээ. Уг систем нь гарын алганд багтах бөгөөд тусгал муутай объектуудын зайг хэмжиж, хөдөлгөөнийг нь автоматаар хянах чадвартай.

Судалгааг нийтэлсэн Оптик.

Скан хийх болон флаш гэрэлтүүлгийг хослуулах

Нодагийн хэлснээр, "Манай лидар системийн тусламжтайгаар роботууд болон тээврийн хэрэгсэл нь хар металл машин гэх мэт тусгал муутай объектуудыг харахгүйгээр динамик орчинд найдвартай, аюулгүй жолоодох боломжтой болно." Тэрээр энэхүү технологийг автомашинд оруулах нь бие даасан жолоодлогыг аюулгүй болгоно гэж нэмж хэлэв.

Шинэ систем нь хос модуляцтай фотоник-кристалл лазер (DM-PCSEL) хэмээх өвөрмөц гэрлийн эх үүсвэрийн ачаар боломжтой болсон. DM-PCSEL нь механик бус, электрон удирдлагатай цацраг сканнерыг флаш лидарт ашигладаг флаш гэрэлтүүлэгтэй нэгтгэж, нэг удаагийн гэрлээр бүрэн 3D дүрсийг авах боломжтой. Энэхүү гэрлийн эх үүсвэр нь чип дээр суурилсан бөгөөд эцэст нь чип дээрх бүх хатуу төлөвт 3D лидар системийг хөгжүүлэх боломжтой юм.

Лидар системүүд нь лазер туяагаар гэрэлтүүлэх замаар объектуудыг зураглаж, цацрагийн нислэгийн цагийг (ToF) хэмжих замаар тэдгээрийн зайг тооцоолдог. Ихэнх одоо байгаа болон дутуу хөгжсөн лидар системүүд нь хөдөлгөөнт хэсгүүдэд тулгуурладаг тул тэдгээрийг том, үнэтэй, найдваргүй болгодог. Харин Flash lidar системүүд нь нэг өргөн, сарнисан гэрлийн туяаг нэгэн зэрэг гэрэлтүүлж, харагдах бүх объектын зайг үнэлдэг. Гэсэн хэдий ч флаш лидар системүүд нь гэрэл тусгал муутай объектуудын зайг хэмжиж чаддаггүй бөгөөд флэш туяа үүсгэхэд шаардлагатай гадаад линз, оптик элементүүдээс шалтгаалан том хэмжээтэй байдаг.

Шинэ гэрлийн эх үүсвэрийг хөгжүүлэх

Эдгээр хязгаарлалтыг даван туулахын тулд судлаачид DM-PCSEL гэрлийн эх үүсвэрийг бүтээсэн бөгөөд энэ нь анивчдаг гэрэлтүүлэг болон цацраг скан хийх чадвартай. Судлаачид энэхүү гэрлийн эх үүсвэрийг 3D lidar системд нэгтгэсэн нь өргөн гэрэлтүүлэгтэй олон объектыг нэгэн зэрэг хэмжих, тусгал муутай объектуудыг илүү төвлөрсөн гэрлийн туяагаар сонгон гэрэлтүүлэх боломжийг олгосон. Тэд мөн ToF камер суурилуулж, цацраг сканнерийн гэрэлтүүлгийг ашиглан тусгал муутай объектын хөдөлгөөнийг автоматаар хянах программ хангамжийг боловсруулсан.

"Манай DM-PCSEL-д суурилсан 3D lidar систем нь өндөр тусгалтай, муу тусгалтай объектуудыг нэгэн зэрэг ашиглах боломжийг олгодог" гэж Нода хэлэв. "Системийг ажиллуулахад шаардагдах лазер, ToF камер болон холбогдох бүх эд ангиудыг авсаархан байдлаар угсарч, системийн нийт талбайг нэрийн хуудаснаас ч бага болгосон."

Судлаачид уг системийг лабораторид ширээн дээр байрлуулсан тусгал муутай объектуудын зайг хэмжихэд ашиглаж үзүүлэв. Тэд мөн систем нь эдгээр объектын хөдөлгөөнийг таньж, хянах боломжтой гэдгийг харуулсан. Судлаачид одоо робот, тээврийн хэрэгслийн бие даасан хөдөлгөөн гэх мэт практик хэрэглээнд системийн боломжийг судалж байгаа бөгөөд холын зайн хэмжилт хийхэд ToF камерыг илүү мэдрэмтгий нэг фотон нуранги фотодиодын массиваар солих боломжийг судалж байна. .