工作原理,,與MEMS微振鏡平動和扭轉(zhuǎn)的形式不同,轉(zhuǎn)鏡是反射鏡面圍繞圓心不斷旋轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)激光的掃描。在轉(zhuǎn)鏡方案中,也存在一面掃描鏡(一維轉(zhuǎn)鏡)和一縱一橫兩面掃描鏡(二維轉(zhuǎn)鏡)兩種技術路線。一維轉(zhuǎn)鏡線束與激光發(fā)生器數(shù)量一致,而二維轉(zhuǎn)鏡可以實現(xiàn)等效更多的線束,在集成難度和成本控制上存在優(yōu)勢。簡而言之,使用轉(zhuǎn)鏡折射光線實現(xiàn)激光在FOV區(qū)域內(nèi)的覆蓋,通常與線光源配合使用,形成FOV面的覆蓋,也可以與振鏡組合使用,配合點光源形成FOV面的覆蓋。激光雷達在智能機器人導航中發(fā)揮著至關重要的作用。廣西激光雷達生產(chǎn)廠家
旋轉(zhuǎn)透射棱鏡:棱鏡激光雷達也稱為雙楔形棱鏡激光雷達,內(nèi)部包括兩個楔形棱鏡,激光在通過頭一個楔形棱鏡后發(fā)生一次偏轉(zhuǎn),通過第二個楔形棱鏡后再一次發(fā)生偏轉(zhuǎn)??刂苾擅胬忡R的相對轉(zhuǎn)速便可以控制激光束的掃描形態(tài)。棱鏡激光雷達累積的掃描圖案形狀像花瓣,中心點掃描次數(shù)密集,圓的邊緣則相對稀疏,掃描時間持久才能豐富圖像,所以需要加入多個激光雷達共工作,以便達到更高的效果。棱鏡可以通過增加激光線束和功率實現(xiàn)高精與長距離探測,但結(jié)構(gòu)復雜、體積更難控制,軸承與襯套磨損風險較大。上海自動駕駛激光雷達激光雷達的輕便設計使其便于攜帶和操作。
LiDAR的結(jié)構(gòu)。激光雷達主要包括激光發(fā)射、接收、掃描器、透鏡天線和信號處理電路組成。激光發(fā)射部分主要有兩種,一種是激光二極管,通常有硅和砷化鎵兩種基底材料,再有一種就是目前非?;馃岬拇怪鼻幻姘l(fā)射(VCSEL)(比如 iPhone 上的 LiDAR),VCSEL 的優(yōu)點是價格低廉,體積極小,功耗極低,缺點是有效距離比較短,需要多級放大才能達到車用的有效距離。激光雷達主要應用了激光測距的原理,而如何制造合適的結(jié)構(gòu)使得傳感器能向多個方向發(fā)射激光束,如何測量激光往返的時間,這便區(qū)分出了不同的激光雷達的結(jié)構(gòu)。
視場角與分辨率,激光雷達視場角分為水平視場角和垂直視場角,水平視場角即為在水平方向上可以觀測的角度范圍,旋轉(zhuǎn)式激光雷達旋轉(zhuǎn)一周為 360°,所以水平視場角為 360°。垂直視場角為在垂直方向上可以觀測的角度,一般為 40°。而它并不是對稱均勻分布的,因為我們主要是需要掃描路面上的障礙物,而不是把激光打向天空,為了良好的利用激光,因此激光光束會盡量向下偏置一定的角度。并且為了達到既檢測到障礙物,同時把激光束集中到中間感興趣的部分,來更好的檢測車輛,激光雷達的光束不是垂直均勻分布的,而是中間密,兩邊疏。 可以看到激光雷達的有一定的偏置,向上的角度為 15°,向下的為 25°,并且激光光束中間密集,兩邊稀疏。激光雷達在災害救援中提供了準確的現(xiàn)場信息支持。
工業(yè)自動化與自動駕駛:工業(yè)自動化,機器人應用范圍包括無人送貨小車、自動清掃車輛、園區(qū)內(nèi)的接駁車、港口或礦區(qū)的無人作業(yè)車、執(zhí)行監(jiān)控或巡線任務的無人機等,這些場景的主要特點是路線相對固定、環(huán)境相對簡單、行駛速度相對較低(通常不超過30km/h)。激光雷達可安裝在AGV等小型車輛中,在工廠或倉庫中,集成激光雷達可以被用于導航自動化設備,如自動引導車和機器人,并幫助它們避免撞擊障礙物,以幫助其在無人環(huán)境下自動感知路線從而進行日常作業(yè)。激光雷達的功耗低,延長了設備的使用壽命。黑龍江固態(tài)激光雷達
激光雷達能夠快速捕獲運動目標的動態(tài)信息。廣西激光雷達生產(chǎn)廠家
激光光源,由于激光器發(fā)射的光線需要投射至整個FOV平面區(qū)域內(nèi),除了面光源可以直接發(fā)射整面光線外,點光源則需要做二維掃描覆蓋整個FOV區(qū)域,線光源需要做一維掃描覆蓋整個FOV區(qū)域。其中點光源根據(jù)光源發(fā)射的形式又可以分為EEL(Edge-Emitting Laser邊發(fā)射激光器)和VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser垂直腔面發(fā)射激光器)兩種,二者區(qū)別在于EEL激光平行于襯底表面發(fā)出(如圖1),VCSEL激光垂直于襯底表面發(fā)出(如圖2)。其中VCSEL式易于進行芯片式陣列布置,通常使用此類光源進行陣列式布置形成線光源(一維陣列)或面光源(二維陣列),VCSEL光源剖面圖與二維陣列光源芯片示意圖如下廣西激光雷達生產(chǎn)廠家