Czujniki LiDAR, czyli Light Detection and Ranging (wykrywanie światła i odległości) to popularna metoda pomiarowa używana do określania precyzyjnego dystansu obiektu na powierzchni Ziemi. Czym właściwie są? Jak działają i do czego się przydają? Kompleksowy artykuł pomoże Wam zorientować się w tym temacie, o którym słyszy się coraz częściej.
Jak działa technologia LiDAR?
Technologia LiDAR (spotykane zapisy: LIDAR, Lidar) to aktywny, zdalny system czujników, który generuje światło w postaci lasera mierzącego dokładny dystans. Urządzenia oparte na tej metodzie działania mogą przypominać Wam radar, ale fundamentalną różnicą w ich przypadku jest fakt, zamiast mikrofal wykorzystywane jest światło lasera.
Laser wysyła w określonym poprzez układ optyczny bardzo krótkie, dokładnie odmierzone, ale silne impulsy światła o konkretnej długości fali. Po drodze światło to ulega rozproszeniu, które jest obserwowane za pomocą teleskopu znajdującego się w tym samym urządzeniu. Następnie jest ono rejestrowane za pomocą detektora – fotodiody lub fotopowielacza, a także kamer CCD i CMOS – bada się w ten sposób natężenie zaobserwowanego, rozproszonego światła oraz ostatecznie otrzymuje dane.
Dodatkowo różnice w czasie powrotu lasera i długościach fal są używane do tworzenia precyzyjnych, trójwymiarowych reprezentacji i charakterystyk podłoża – mapy-wizualizacji.
Czujnik LiDAR posiada 3 główne komponenty:
laser – wysyłający impulsy,
skaner – odbiornik i rejestrator czasu opóźnienia pomiędzy impulsem światła,
specjalny odbiornik GPS – podaje lokację systemu czujnika LiDAR.
Precyzyjna reprezentacja oferowana przez technologię pozwala na przejrzyste i dokładne dane o strukturze drogi i identyfikację przeszkód w celu uniknięcia kolizji. Oprócz wspomnianego radaru można porównać ją przez pryzmat sonaru, który działa na zasadzie fal dźwiękowych – jest szerzej znany z dzieł kultury np. z łodzi podwodnych. Zarówno radar, jak i sonar nie oferują takiej dokładności jak technologia LiDAR, ponieważ są w stanie wyłącznie określić lokację obiektu, a LiDAR tworzy jego reprezentację 3D. Czyni ją to użyteczną m.in. w autonomicznych pojazdach.
Oto kilka przykładów działania LiDAR:
Zastosowania LiDAR w nauce, przemyśle i rolnictwie
LiDAR to narzędzie do zastosowań cywilnych (komercyjnych), administracyjnych i wojskowych. Rośnie liczba branż we właściwej każdej gałęzi gospodarki i działalności
Motoryzacja – LiDAR zyskuje na znaczeniu w miarę rozwoju pojazdów autonomicznych. To dodatkowe oko pojazdu, którego rotujące w zakresie 360 stopni wiązki laserowe rozpoznają przeszkodę i pomogą nawigować pojazd tak, aby uniknął zderzenia.
Agrotechnika – precyzyjna mapa 3D z uwzględnieniem ukształtowania terenu to pomoc dla rolników w określaniu wzniesień, spadków i terenów lepiej nasłonecznionych. Głęboka analiza takich danych pozwoli na maksymalizację plonu, kontrolę chwastów czy wydajniejsze nawożenie.
Hydrologia, oceanografia – badanie wód zielonym światłem LiDARu pozwala naukowcom, pracownikom cywilnym i wojskowym na precyzyjne mapowanie dna zbiornika pod kątem jego ukształtowania i obecności obiektów niepożądanych (ładunków wybuchowych, wraków, śmieci itp.), a także poznanie głębokości, szerokości i przepływu wody w akwenie na przykład w zadaniach związanych z zarządzaniem kryzysowym.
Typy systemów LiDAR
LiDARy dzielą się na dwa rodzaje zależnie od funkcji.
Lotniczy skaning laserowy (Airborne LiDAR) – instalowany na pokładach statków powietrznych LiDAR jest stosowany w celu zbierania danych i tworzenia modeli 3D obserwowanego krajobrazu. Ich precyzja pozwala na modele z uwzględnieniem ukształtowania lądów, dna morskiego czy dna rzek. Dzieli się on na dwa podtypy: topograficzny i batymetryczny.
Topografia to dział geografii zajmujący się badaniem kształtu i rysów powierzchni Ziemi, a także innych planet i księżyców.
Batymetria to dział hydrologii zajmujący się pomiarami głębokości cieków i zbiorników wodnych.
Opis dział geografii zajmujący się badaniem kształtu i rysów powierzchni Ziemi lub innych planet, księżyców.
Naziemny skaning laserowy (Terrestrial LiDAR, TLS) – te systemy są nierzadko stacjonarne w przeciwieństwie do lotniczych. Mogą być jednak instalowane na poruszających się pojazdach lub trójnogach. Używa się ich m.in. w topografii konwencjonalnej, badaniu i dokumentowaniu spuścizny kulturowej społeczności danego obszaru, obserwacji dróg czy analizie infrastruktury. Dzielą się zatem zgodnie z przeznaczeniem na stacjonarne i mobilne.
Przykłady sensorów LiDAR
Laserowy czujnik odległości Lidar TF Luna
Laserowy czujnik odległości Lidar TF Luna – 8m – UART/I2Cto precyzyjny czujnik laserowy mogący dokonać pomiaru odległości w zakresie od 0,2 m do 8 m z dokładnością 0,06 m. Lidar TF Luna komunikuje się poprzez interfejsy UART lub I2C.
Benewake jest jedną z najbardziej rozpoznawalnych firm produkujących czujniki wysokiej jakości. Są wykorzystywane nie tylko w pojazdach autonomicznych, ale również w dronach, inteligentnych domach oraz w robotach. Jednym z priorytetów firmy jest poddawanie sprzętu rygorystycznym testom przed ich trafieniem do sprzedaży. Urządzenia posiadają certyfikaty gwarantujące bezpieczeństwo i niezawodność. A tutaj akurat widzimy malucha o naprawdę sporych możliwościach.
Metodę działania znacie już z poprzednich akapitów – Luna emituje fale bliskie podczerwieni, które odbijają się od najbliższego przedmiotu napotkanego na ich drodze. Następnie dokonuje pomiaru czasu lotu fali i oblicza odległość między sobą a wykrytym obiektem. Pobiera zaledwie do 0,35 W mocy, waży 5 gramów i ma poręczne wymiary 35 x 21,25 x 13,5 mm. Nie wymaga wiele – jest zasilana napięciem 5 V.
Laserowy czujnik odległości Lidar TF02 Pro IP65 - 40m - UART/I2C
Laserowy czujnik odległości Lidar TF02 Pro IP65 – 40m – UART/I2Cjest dokładniejszy i bardziej dalekosiężny niż poprzedniczka – dokonuje pomiaru w zakresie od 0,1 m do 40 m z dokładnością 0,05 m. Napięcie zasilania wynosi od 5 V do 12 V. Urządzenie komunikuje się poprzez interfejs UART oraz I2C. Posiada obudowę z klasą szczelności na poziomie IP65. Częstotliwość skanowania wynosi do 100 Hz. Pozwala to na wykrywanie odległości w czasie rzeczywistym z częstotliwością odświeżenia 100 razy na sekundę. Dzięki specjalnemu układowi optycznemu i algorytmowi produkt jest odporny na zakłócenia pochodzące od światła otoczenia, przepływu powietrza oraz elektronów, co zapewnia wysoką dokładność danych. Masa to 50 g z przewodem. Więcej informacji znajdziecie na stronie produktu.
Czujnik odległości Leddar M16
Leddar M16 – 100m 95°to bestia z wyższej półki cenowej przywodząca na myśl swoją nazwą i wyglądem zastosowania militarne. Składa się z 16 modułów. Charakteryzuje się szybkim i dokładnym pomiarem w zakresie od 0 do 100 m z dokładnością do 5 cm oraz emisją wiązki w zakresie 95°. Pewny przyjaciel od DFRobot waży 180 g, pobiera 4 W i poradzi sobie – przeciwnie do karabinu M16 – prawie w każdych warunkach. Cały moduł jest wyposażony w oprogramowanie Leddar Enabler SDK, zawiera biblioteki .NET oraz C++, a także przykładowy kod programu dla RS-485 / MODBUS zarówno dla systemu Windows, jak i Linux oraz przykłady integracji z graficznymi środowiskami programistycznymi.
Wszystkie skanery laserowe w ofercie Botland znajdziecie w tej kategorii sklepu.
Na zakończenie proponujemy bliskie spotkanie z intellisaurusem – robotem, który potrafi chodzić i rozumie asystentów głosowych Alexa i Google dzięki połączeniu Raspberry Pi, Arduino oraz technologii LiDAR. Materiał trwa około 4 minut.
Czujniki i skanery LiDAR – FAQ
Pierwszym krokiem jest wejście na stronę internetową Geoportalu dostępną pod tym linkiem. Następnie trzeba włączyć pełny widok (widok Full) i kliknąć ikonę WMS. Naszym oczom ukaże się nowe menu. Aby włączyć LIDAR w Geoportalu, trzeba zaznaczyć opcję WMTS. Kolejno klikamy „usługi krajowe WMTS”, a następnie należy kliknąć „ISOK CIENIOWANIE”. Następny krok umożliwia precyzyjne ustawienie parametrów dla tak zwanej nowej warstwy. Na szczególną uwagę zasługuje parametr dotyczący transparentności. Po ustawieniu konkretnej wartości np. 10% należy kliknąć „ADD”, czyli dodaj. Chcąc zmienić parametry warstwy, trzeba kliknąć „Map Contents”
Co to jest i jak działa LIDAR?
Czujnik LiDAR (z ang. Light Detection and Ranging – w dosłownym tłumaczeniu wykrywanie światła i odległości) jest niezwykle popularną metodą pomiarową wyróżniającą się wysoką precyzją. Czym jest technologia LiDAR? To aktywny system, który wytwarza światło (a dokładniej laser) i tym samym mierzy odległości (dystans).
Jak pobrać dane LIDAR z geoportalu?
Serwis Geoportal umożliwia bezpłatne pobieranie danych w formacie LAS (LAZ). Wystarczy wejść w sekcję o nazwie „Dane do pobrania”, w której można znaleźć całą grupę o nazwie „Dane pomiarowe NMT”. W tej sekcji znajdziemy warstwy o nazwie „Dane pom. NMT-PL-EVRF2007-NH” i „Dane pom NMT-PL-KRON86-NH”. Kolejnym krokiem jest wybranie interesującej nas warstwy. Następnie należy przybliżyć do miejsca, które nas interesuje, wówczas pojawią się prostokąty z plikami LAZ z możliwością pobrania.
Po co LIDAR w telefonie?
LiDAR w telefonie jest wykorzystywany do ustawienia ostrości (w aparacie) w trudnych warunkach oświetleniowych. LiDAR wspomaga działanie autofokusa, dzięki czemu zdjęcia wykonane telefonem są ostre.
Jak oceniasz ten wpis blogowy?
Kliknij gwiazdkę, aby go ocenić!
Średnia ocena: 4.5 / 5. Liczba głosów: 8
Jak dotąd brak głosów! Bądź pierwszą osobą, która oceni ten wpis.
Fan dobrej literatury i muzyki. Wierzy, że udany tekst jest jak list wysłany w przyszłość. W życiu najbardziej interesuje go prawda, pozostałych zainteresowań zliczyć nie sposób. Kocha pływać.
Fan dobrej literatury i muzyki. Wierzy, że udany tekst jest jak list wysłany w przyszłość. W życiu najbardziej interesuje go prawda, pozostałych zainteresowań zliczyć nie sposób. Kocha pływać.
Sensoryka to dział techniki zajmujący się budową, zasadą działania i zastosowaniem przetworników pomiarowych oraz sensorów, czyli popularnie nazywanych czujnikami pomiarowymi.
Moduły SSR to nowoczesne zamienniki konwencjonalnych przekaźników elektromagnetycznych – dowiedz się, jak działają i jak są zbudowane przekaźniki półprzewodnikowe!
Blebox to sterowanie, monitoring i dostosowywanie wnętrz z łatwością i stylem. Sprawdzamy, jak działa ten system inteligentnego budynku z polskim znakiem jakości.
Jak działają czujniki ruchu? Czym różnią się sensory PIR od radarów mikrofalowych? Czy czujki dualne mają faktyczny sens? O tym wszystkim przeczytasz na blogu Botland.
Czy wiesz, czym listwa zabezpieczająca różni się od zwykłego przedłużacza oraz jak sprawdzić, czy dany model rzeczywiście ochroni Twój sprzęt? Sprawdź w artykule!
Ta strona korzysta z ciasteczek, aby zapewnić Ci najlepszą możliwą obsługę. Informacje o ciasteczkach są przechowywane w przeglądarce i wykonują funkcje takie jak rozpoznawanie Cię po powrocie na naszą stronę internetową i pomaganie naszemu zespołowi w zrozumieniu, które sekcje witryny są dla Ciebie najbardziej interesujące i przydatne.
Ściśle niezbędne ciasteczka
Niezbędne ciasteczka powinny być zawsze włączone, abyśmy mogli zapisać twoje preferencje dotyczące ustawień ciasteczek.
Włącz lub wyłącz ciasteczka
Jeśli wyłączysz to ciasteczko, nie będziemy mogli zapisać twoich preferencji. Oznacza to, że za każdym razem, gdy odwiedzasz tę stronę, musisz ponownie włączyć lub wyłączyć ciasteczka.