ระบบไลดาร์ 2 มิติแบบกลไกหรือแบบโซลิดสเตท: ความแตกต่างในการทำงาน

ไลดาร์ 2 มิติยังคงเป็นเซ็นเซอร์พื้นฐานสำหรับการนำทางหุ่นยนต์เคลื่อนที่ ระบบหลีกเลี่ยงการชน การตรวจสอบพื้นที่ และระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม แม้ว่าอุปกรณ์อาจมีรูปทรงการสแกนแบบ "แบน" ที่เหมือนกัน แต่ก็อาจแตกต่างกันอย่างมากในด้านการออกแบบ และด้วยเหตุนี้จึงส่งผลต่อประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมจริง แม้แต่ในขั้นตอนการตรวจสอบผลิตภัณฑ์เบื้องต้น เช่น ในแคตตาล็อกไลดาร์ 2 มิติ ก็เห็นได้ชัดว่าความแตกต่างหลักในการออกแบบอยู่ที่ระหว่างโซลูชันแบบกลไกและแบบโซลิดสเตท

ด้านล่างนี้คือการวิเคราะห์โดยละเอียดว่าความแตกต่างนี้คืออะไร และแสดงออกมาอย่างไรในการใช้งานจริง ไม่ใช่แค่ในข้อกำหนดทางเทคนิคเท่านั้น

ระบบไลดาร์ 2 มิติเชิงกลคืออะไร?

ระบบไลดาร์ 2 มิติแบบกลไกใช้ชุดออปติคอลแบบหมุน ภายในตัวเรือนมีมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนกระจกหรือชุดออปติคอลทั้งหมด ลำแสงเลเซอร์จะ "กวาด" พื้นที่ในระนาบเดียวอย่างต่อเนื่อง ทำให้ได้มุมมองภาพตั้งแต่หลายสิบถึงหลายร้อยองศา

คุณลักษณะการออกแบบที่สำคัญ

• มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้ (เครื่องยนต์ ตลับลูกปืน)
• รูปแบบการสแกนที่เสถียรตลอดมุมมองทั้งหมด
• การหมุนทางกายภาพเป็นแหล่งกำเนิดของการกวาด

รูปแบบนี้ถือเป็นมาตรฐานสำหรับหุ่นยนต์เคลื่อนที่และระบบรักษาความปลอดภัยมาเป็นเวลานานแล้ว

ระบบไลดาร์แบบโซลิดสเตท 2 มิติ คืออะไร?

ระบบไลดาร์ 2 มิติแบบโซลิดสเตทไม่มีการหมุนเชิงกล มุมการสแกนถูกสร้างขึ้นโดยการควบคุมตัวส่งสัญญาณ กระจกขนาดเล็ก (MEMS) หรืออาร์เรย์ออปติคอลแบบเฟสด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ขึ้นอยู่กับการใช้งานเฉพาะด้าน

คุณลักษณะการออกแบบที่สำคัญ

• ไม่มีชิ้นส่วนหมุนแบบคลาสสิก
• การควบคุมทิศทางลำแสงด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์;
• สถาปัตยกรรมที่กะทัดรัดและปิดมิดชิดยิ่งขึ้น

แม้จะมีชื่อเรียกเหมือนกันว่า "โซลิดสเตท" แต่ในที่นี้หมายความถึงวิธีการทางเทคโนโลยีที่หลากหลาย อย่างไรก็ตาม สิ่งที่เหมือนกันคือการปฏิเสธเครื่องยนต์แบบดั้งเดิม

ความน่าเชื่อถือและการสึกหรอ: สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

ไลดาร์เชิงกล

ในการใช้งานจริง การสึกหรอเป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณา ตลับลูกปืนและมอเตอร์ทำงานอย่างต่อเนื่อง บางครั้งตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์ เมื่อเวลาผ่านไป อาจนำไปสู่ปัญหาดังต่อไปนี้:

• การเพิ่มขึ้นของปฏิกิริยาต่อต้าน;
• เสียงดังขึ้น;
• ความเสถียรในการหมุนลดลง;
• ความจำเป็นในการเปลี่ยนชิ้นส่วนเป็นประจำ

ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมและหากปฏิบัติตามคำแนะนำในการติดตั้ง อายุการใช้งานอาจยาวนานพอสมควร แต่ก็ยังมีขีดจำกัดอยู่ดี

ไลดาร์แบบโซลิดสเตท

การไม่มีชิ้นส่วนหมุนช่วยลดการสึกหรอทางกลได้อย่างมาก อุปกรณ์ดังกล่าวได้แก่:

• ทนต่อแรงสั่นสะเทือนได้ดีกว่า
• ทำงานได้เสถียรยิ่งขึ้นเมื่อเปิด/ปิดเครื่องบ่อยๆ
• ไวต่อการเอียงและการวางแนวของร่างกายลดลง

ในขณะเดียวกัน ความทนทานจะเปลี่ยนไปสู่ด้านอิเล็กทรอนิกส์และประสิทธิภาพด้านความร้อน

ความต้านทานต่อสภาพแวดล้อมภายนอก

การสั่นสะเทือนและแรงกระแทก

• เครื่องกล โมเดลเหล่านี้มีความไวต่อการสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อติดตั้งบนแท่นเคลื่อนที่ที่มีระบบกันสะเทือนแบบแข็ง
• สถานะของแข็ง โดยทั่วไปแล้วโซลูชันที่มีความเสถียรมักดีกว่า เนื่องจากไม่มีอะไรให้ "สูญเสีย"

ฝุ่นละอองและสิ่งสกปรก

ทั้งสองแบบต้องการเลนส์ที่ใสสะอาด แต่:

• ในระบบไลดาร์เชิงกล การปนเปื้อนอาจส่งผลต่อสมดุลการหมุน
• ในอุปกรณ์โซลิดสเตท - เน้นที่คุณภาพของสัญญาณเป็นหลัก โดยไม่ส่งผลกระทบต่อกลไกการทำงาน

การสแกนธรรมชาติและข้อมูล

ความสม่ำเสมอของมุมมอง

ระบบไลดาร์เชิงกลให้ความละเอียดเชิงมุมที่สม่ำเสมอทั่วทั้งขอบเขตการมองเห็น ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ:

• อัลกอริทึม SLAM;
• การกำหนดรูปร่างของวัตถุอย่างแม่นยำ;
• ความสามารถในการคาดการณ์ข้อมูล

ระบบไลดาร์แบบโซลิดสเตทสามารถมีคุณสมบัติดังนี้:

• ความหนาแน่นของจุดไม่สม่ำเสมอ;
• ภาคส่วนคงที่ที่มีความละเอียดแตกต่างกัน;
• ข้อจำกัดเกี่ยวกับมุมมองสูงสุด

นี่ไม่ใช่ข้อเสีย แต่เป็นคุณลักษณะที่ต้องนำมาพิจารณาเมื่อออกแบบระบบ

อัตราการรีเฟรชและความหน่วง

ระบบไลดาร์เชิงกลมักทำงานที่ความเร็วรอบคงที่ ซึ่งมีข้อดีดังนี้:

• การไหลของข้อมูลที่เสถียร;
• ความล่าช้าที่คาดการณ์ได้;
• การซิงโครไนซ์ที่ชัดเจนกับอัลกอริธึมการนำทาง

โซลูชันโซลิดสเตตสามารถ:

• เปลี่ยนโหมดการสแกนแบบไดนามิก;
• กระจายความถี่ระหว่างภาคส่วนต่างๆ ใหม่;
• ปรับให้เหมาะสมกับสถานการณ์เฉพาะ

ในการใช้งานทั่วไป ความแตกต่างนั้นแทบไม่สังเกตเห็น แต่ในการนำทางด้วยความเร็วสูง ความแตกต่างนี้อาจมีความสำคัญอย่างยิ่ง

มิติและการบูรณาการ

ไลดาร์เชิงกล

• โดยปกติจะอยู่บริเวณส่วนบนของร่างกาย
• จำเป็นต้องคำนึงถึงโซนการหมุนด้วย
• อาจกำหนดข้อจำกัดในการออกแบบหุ่นยนต์หรือเครื่องจักร

ไลดาร์แบบโซลิดสเตท

• กะทัดรัดกว่า;
• ง่ายต่อการผสานรวมเข้ากับจอแบน
• สามารถใส่ในเคสป้องกันได้ง่ายกว่า

ด้วยเหตุนี้ โซลูชันแบบโซลิดสเตทจึงมักถูกเลือกใช้สำหรับอุปกรณ์ที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ซึ่งมีข้อกำหนดด้านรูปทรงที่เข้มงวด

ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและการดำเนินงาน

ในกรณีที่ระบบไลดาร์เชิงกลยังคงเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด ระบบไลดาร์เชิงกลยังคงเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด

• การนำทางในพื้นที่ขนาดใหญ่;
• โครงการที่มีประวัติยาวนานและอัลกอริทึมที่เป็นที่ยอมรับ
• ระบบที่ความหนาแน่นของข้อมูลสม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญ
• กรณีที่การซ่อมแซมและการเปลี่ยนชิ้นส่วนเป็นสิ่งที่ยอมรับได้

ข้อดีของไลดาร์แบบโซลิดสเตท

• แพลตฟอร์มมือถือขนาดกะทัดรัด;
• อุปกรณ์กลางแจ้งที่มีระบบสั่นสะเทือน;
• ผลิตภัณฑ์แบบอนุกรมที่มีข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือที่เข้มงวด
• โครงการที่การลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง

ผลลัพธ์

ความแตกต่างระหว่างไลดาร์ 2 มิติแบบกลไกและแบบโซลิดสเตทไม่ได้อยู่ที่การมีหรือไม่มีมอเตอร์เท่านั้น แต่เป็นความแตกต่างในด้านปรัชญาการออกแบบ ประสิทธิภาพในระยะยาว และวิธีการบูรณาการ ไลดาร์แบบกลไกให้ข้อมูลที่คาดเดาได้และคุ้นเคย ในขณะที่ไลดาร์แบบโซลิดสเตทให้ความเสถียรและความทนทานต่อสภาพแวดล้อม

การเลือกที่ถูกต้องไม่ได้เริ่มต้นจากการเลือกประเภทของไลดาร์ แต่เริ่มต้นจากการทำความเข้าใจสภาพการใช้งาน ข้อกำหนดด้านข้อมูล และข้อแลกเปลี่ยนที่ยอมรับได้ในการปฏิบัติงาน