2D-lidarid jäävad mobiilrobotite navigeerimise, kokkupõrke vältimise süsteemide, tsoonide jälgimise ja tööstusautomaatika põhianduriteks. Kuigi seadmetel võib olla identne "tasane" skaneerimisgeomeetria, võivad need disaini ja seega ka reaalsetes tingimustes toimivuse poolest radikaalselt erineda. Isegi tootevaliku esmasel ülevaatusetapil, näiteks 2D-lidarite kataloogides, on selge, et peamine disainierinevus seisneb mehaaniliste ja tahkislahenduste vahel.
Allpool on üksikasjalik analüüs selle kohta, milles see erinevus täpselt seisneb ja kuidas see avaldub töös, mitte ainult spetsifikatsioonides.
- Mis on mehaaniline 2D lidar?
- Peamised disainifunktsioonid
- Mis on 2D tahkislidar?
- Peamised disainifunktsioonid
- Töökindlus ja kulumine: mis aja jooksul juhtub
- Mehaanilised lidarid
- Tahkis-lidarid
- Vastupidavus väliskeskkonnale
- Vibratsioon ja löögid
- Tolm ja mustus
- Looduse ja andmete skaneerimine
- Vaate ühtlus
- Värskendussagedus ja latentsus
- Mõõtmed ja integratsioon
- Mehaanilised lidarid
- Tahkis-lidarid
- Hooldus- ja tegevuskulud
- Kus mehaaniline lidar jääb parimaks valikuks
- Kus tahkislidar võidab
- Tulemus
Mis on mehaaniline 2D lidar?
Mehaaniline 2D lidar kasutab pöörlevat optilist seadet. Korpuse sees on mootor, mis paneb pöörlema peegli või kogu optilise seadme. Laserkiir "kammib" järjestikku ruumi ühes tasapinnas, luues kümnete kuni sadade kraadide pikkuse vaatenurga.
Peamised disainifunktsioonid
- liikuvate elementide olemasolu (mootor, laagrid);
- stabiilne skaneerimisgeomeetria kogu vaatenurga ulatuses;
- füüsiline pöörlemine pühkimise allikana.
See konkreetne skeem on pikka aega olnud mobiilrobootika ja turvasüsteemide standard.
Mis on 2D tahkislidar?
Tahkis-2D lidaril puudub mehaaniline pöörlemine. Skaneerimisnurk genereeritakse emitterite, mikropeeglite (MEMS) või faasitud optiliste massiivide elektroonilise juhtimise teel, olenevalt konkreetsest rakendusest.
Peamised disainifunktsioonid
- klassikaliste pöörlevate osade puudumine;
- elektrooniline kiire suuna juhtimine;
- kompaktsem ja hermeetilisem arhitektuur.
Vaatamata üldnimetusele võib "tahkis-" hõlmata erinevaid tehnoloogilisi lähenemisviise, kuid neid ühendab klassikalise mootori tagasilükkamine.
Töökindlus ja kulumine: mis aja jooksul juhtub
Mehaanilised lidarid
Reaalses kasutuses on kulumine peamine tegur, mida arvestada. Laagrid ja mootorid töötavad pidevalt, mõnikord ööpäevaringselt. Aja jooksul võib see kaasa tuua:
- tagasilöögi suurenemine;
- müra suurenemine;
- pöörlemisstabiilsuse vähenemine;
- komponentide regulaarse asendamise vajadus.
Õigete tingimuste ja paigaldusjuhiste järgimise korral võib kasutusiga olla üsna pikk, kuid see on siiski piiratud.
Tahkis-lidarid
Pöörlevate osade puudumine vähendab oluliselt mehaanilist kulumist. Sellised seadmed:
- taluvad vibratsiooni paremini;
- töötada stabiilsemalt sagedase sisse- ja väljalülitamisega;
- vähem tundlik keha kalde ja suuna suhtes.
Samal ajal nihkub vastupidavus elektroonika ja termilise jõudluse poole.
Vastupidavus väliskeskkonnale
Vibratsioon ja löögid
- Mehaaniline Mudelid on pideva vibratsiooni suhtes tundlikumad, eriti jäiga vedrustusega liikuvatele platvormidele paigaldamisel.
- Tahkis- Lahendused näitavad tavaliselt paremat stabiilsust, kuna pole midagi "kaotada".
Tolm ja mustus
Mõlemad disainilahendused vajavad puhast optikat, kuid:
- Mehaanilistes lidarites võib saastumine mõjutada pöörlemise tasakaalu;
- tahkisrežiimis - peamiselt signaali kvaliteedile, ilma mehaanikat mõjutamata.
Looduse ja andmete skaneerimine
Vaate ühtlus
Mehaaniline lidar tagab ühtlase nurkresolutsiooni kogu vaatevälja ulatuses. See on eriti oluline järgmistel juhtudel:
- SLAM-algoritmid;
- objektide kuju täpne määramine;
- andmete ennustatavus.
Tahkis-lidaril võib olla:
- ebaühtlane punktide tihedus;
- fikseeritud sektorid erineva resolutsiooniga;
- maksimaalse vaatenurga piirangud.
See ei ole puudus, vaid omadus, mida tuleb süsteemi projekteerimisel arvesse võtta.
Värskendussagedus ja latentsus
Mehaanilised lidarid töötavad sageli fikseeritud pöörlemiskiirusel. See tagab:
- stabiilne andmevoog;
- etteaimatav viivitus;
- selge sünkroniseerimine navigatsioonialgoritmidega.
Tahkiselahustega saab:
- skaneerimisrežiimide dünaamiline muutmine;
- jaotada sagedus sektorite vahel ümber;
- optimeeritud konkreetse stsenaariumi jaoks.
Lihtsate ülesannete puhul on erinevus märkamatu, kuid kiirel navigeerimisel võib see olla kriitilise tähtsusega.
Mõõtmed ja integratsioon
Mehaanilised lidarid
- tavaliselt keha kõrgemal;
- nõuda pöörlemistsooni arvessevõtmist;
- võib kehtestada roboti või masina konstruktsioonile piiranguid.
Tahkis-lidarid
- kompaktsem;
- lihtsam integreerida lamepaneelidesse;
- on lihtsam paigutada kaitsvatesse korpustesse.
Just sel põhjusel valitakse rangete vormitegurinõuetega tootmisseadmete jaoks sageli tahkislahendusi.
Hooldus- ja tegevuskulud
| Parameeter | Mehaaniline | Tahkis |
|---|---|---|
| Rutiinne hooldus | Võimalik | Miinimum |
| Tundlikkus redigeerimise suhtes | Keskmine | Madal |
| Kandke | Olevik | Peaaegu puudub |
| Stabiilsus aja jooksul | Võib väheneda | Veelgi ühtlasem |
Kus mehaaniline lidar jääb parimaks valikuks
- navigeerimine suurtes ruumides;
- pika ajaloo ja väljakujunenud algoritmidega projektid;
- süsteemid, kus ühtlane andmetihedus on oluline;
- Juhud, mil hooldus ja komponentide asendamine on vastuvõetav.
Kus tahkislidar võidab
- kompaktsed mobiilplatvormid;
- vibratsiooniga välistingimustes kasutatavad seadmed;
- seeriatooted, millel on ranged töökindluse nõuded;
- projektid, kus hooldustööde minimeerimine on kriitilise tähtsusega.
Tulemus
Mehaanilise ja tahkis-2D lidari erinevus ei seisne ainult mootori olemasolus või puudumises. See seisneb disainifilosoofias, pikaajalises jõudluses ja integreerimisviisis. Mehaanilised mudelid toodavad ennustatavaid ja tuttavaid andmeid, samas kui tahkismudelid pakuvad stabiilsust ja vastupidavust keskkonnatingimustele.
Õige valiku tegemine ei alga mitte lidari tüübist, vaid töötingimuste, andmenõuete ja vastuvõetavate töökompromisside mõistmisest.
