Mechaninis arba kietakūnis 2D lidaras: kuo jie skiriasi veikimu

2D lidarai išlieka pagrindiniu jutikliu mobiliųjų robotų navigacijai, susidūrimų vengimo sistemoms, zonų stebėjimui ir pramoninei automatizacijai. Nors įrenginiai gali turėti identišką „plokščią“ skenavimo geometriją, jie gali radikaliai skirtis savo dizainu ir atitinkamai savo veikimu realiomis sąlygomis. Net pradiniame produktų asortimento peržiūros etape, pavyzdžiui, 2D lidarų kataloguose, akivaizdu, kad pagrindinis dizaino skirtumas yra tarp mechaninių ir kietojo kūno sprendimų.

Žemiau pateikiama išsami analizė, koks tiksliai yra šis skirtumas ir kaip jis pasireiškia veikime, o ne tik specifikacijose.

Kas yra mechaninis 2D lidaras?

Mechaninis 2D lidaras naudoja besisukantį optinį bloką. Korpuso viduje yra variklis, kuris suka veidrodį arba visą optinį bloką. Lazerio spindulys nuosekliai „šukuoja“ erdvę vienoje plokštumoje, sukurdamas dešimčių ar šimtų laipsnių matymo kampą.

Pagrindinės dizaino savybės

• judančių elementų (variklio, guolių) buvimas;
• stabili skenavimo geometrija per visą žiūrėjimo kampą;
• fizinis sukimasis kaip šlavimo šaltinis.

Ši konkreti schema jau seniai yra mobiliųjų robotų ir apsaugos sistemų standartas.

Kas yra 2D kietakūnis lidaras?

Kietojo kūno 2D lidaras neturi mechaninio sukimosi. Skenavimo kampas generuojamas elektroniniu būdu valdant spinduolius, mikroveidrodžius (MEMS) arba fazines optines matricas, priklausomai nuo konkretaus įgyvendinimo.

Pagrindinės dizaino savybės

• klasikinių besisukančių dalių nebuvimas;
• elektroninis spindulio krypties valdymas;
• kompaktiškesnė ir hermetiškesnė architektūra.

Nepaisant įprasto pavadinimo, „kietojo kūno“ gali apimti skirtingus technologinius metodus, tačiau juos vienija klasikinio variklio atmetimas.

Patikimumas ir nusidėvėjimas: kas nutinka laikui bėgant

Mechaniniai lidarai

Realiame gyvenime susidėvėjimas yra svarbus veiksnys, į kurį reikia atsižvelgti. Guoliai ir varikliai veikia nuolat, kartais net 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę. Laikui bėgant, tai gali lemti:

• padidėjęs atsilikimas;
• padidėjęs triukšmas;
• sukimosi stabilumo sumažėjimas;
• poreikis reguliariai keisti komponentus.

Tinkamomis sąlygomis ir laikantis įrengimo rekomendacijų, tarnavimo laikas gali būti gana ilgas, tačiau jis vis tiek yra ribotas.

Kietojo kūno lidarai

Besisukančių dalių nebuvimas žymiai sumažina mechaninį susidėvėjimą. Tokie įtaisai:

• geriau toleruoja vibraciją;
• dirbti stabiliau, dažnai įjungiant / išjungiant;
• mažiau jautrūs kūno pakreipimui ir orientacijai.

Tuo pačiu metu patvarumas keičiasi elektronikos ir šiluminio našumo srityse.

Atsparumas išorinei aplinkai

Vibracijos ir smūgiai

• Mechaninis Modeliai yra jautresni nuolatinei vibracijai, ypač kai jie montuojami ant judančių platformų su standžia pakaba.
• Kietojo kūno sprendimai paprastai pasižymi geresniu stabilumu, nes nėra ko „prarasti“.

Dulkės ir nešvarumai

Abiem dizainams reikalinga švari optika, tačiau:

• Mechaniniuose lidaruose užterštumas gali paveikti sukimosi balansą;
• kietojo kūno – daugiausia signalo kokybei, nepaveikiant mechanikos.

Gamtos ir duomenų skenavimas

Vaizdo vienodumas

Mechaninis lidaras užtikrina vienodą kampinę skiriamąją gebą visame matymo lauke. Tai ypač svarbu:

• SLAM algoritmai;
• tikslus objektų formos nustatymas;
• duomenų nuspėjamumas.

Kietojo kūno lidarai gali turėti:

• netolygus taškų tankis;
• fiksuoti sektoriai su skirtinga skiriamąja geba;
• maksimalaus žiūrėjimo kampo apribojimai.

Tai nėra trūkumas, o savybė, į kurią reikia atsižvelgti projektuojant sistemą.

Atnaujinimo dažnis ir delsa

Mechaniniai lidarai dažnai veikia fiksuotu sukimosi greičiu. Tai užtikrina:

• stabilus duomenų srautas;
• nuspėjamas vėlavimas;
• aiški sinchronizacija su navigacijos algoritmais.

Kietojo kūno sprendimai gali:

• dinamiškai keisti nuskaitymo režimus;
• perskirstyti dažnį tarp sektorių;
• optimizuotas konkrečiam scenarijui.

Paprastose užduotyse skirtumas nepastebimas, tačiau didelės spartos navigacijoje jis gali būti labai svarbus.

Matmenys ir integracija

Mechaniniai lidarai

• paprastai aukščiau kūno;
• reikalauti atsižvelgti į sukimosi zoną;
• gali nustatyti apribojimus roboto ar mašinos konstrukcijai.

Kietojo kūno lidarai

• kompaktiškesnis;
• lengviau integruoti į plokščias paneles;
• lengviau sudėti į apsauginius dėklus.

Būtent dėl ​​šios priežasties kietojo kūno sprendimai dažnai pasirenkami gamybos įrenginiams, kuriems keliami griežti formos koeficiento reikalavimai.

Priežiūros ir eksploatavimo išlaidos

Kur mechaninis lidaras išlieka geriausiu pasirinkimu

• navigacija didelėse erdvėse;
• projektai, turintys ilgą istoriją ir nusistovėjusius algoritmus;
• sistemos, kuriose svarbus vienodas duomenų tankis;
• atvejai, kai priimtinas aptarnavimas ir komponentų keitimas.

Kur kietojo kūno lidaras laimi

• kompaktiškos mobiliosios platformos;
• lauko įranga su vibracija;
• serijiniai produktai, kuriems keliami griežti patikimumo reikalavimai;
• projektai, kuriuose labai svarbu kuo labiau sumažinti techninę priežiūrą.

Rezultatas

Skirtumas tarp mechaninio ir kietakūnio 2D lidaro yra ne tik variklio buvimas ar nebuvimas. Tai skiriasi projektavimo filosofija, ilgalaikis veikimas ir integravimo metodas. Mechaniniai modeliai pateikia nuspėjamus ir pažįstamus duomenis, o kietakūniai modeliai pasižymi stabilumu ir atsparumu aplinkos sąlygoms.

Teisingas pasirinkimas prasideda ne nuo lidaro tipo, o nuo veikimo sąlygų, duomenų reikalavimų ir priimtinų veikimo kompromisų supratimo.