Thời gian gần đây, cụm từ Lidar xuất hiện tràn khắp các mặt báo công nghệ. Từ xe tự lái, iphone 12 Pro, và đặc biệt nhất là trên robot hút bụi lau nhà thông minh.. Lidar hết sức tân tiến. Vậy lidar là gì, tại sao công nghệ này lại đóng vai trò quan trọng trong thời đại tự động hóa? Mời bạn cùng mình tìm hiểu.
Công nghệ Lidar là gì?
Lidar là tên viết tắt của cụm từ Light Detection And Ranging. Bằng cách phát đi đi một chùm tia laser rồi thu nhận lại tín hiệu phản hồi. Tốc độ ánh sáng đã biết trước, độ trễ phản hồi được ghi nhận, từ đó tính được khoảng cách giữa máy phát và vật thể một cách tương đối chính xác. Sự khác biệt về thời gian và bước sóng laser sau đó có thể được sử dụng để tạo mô hình số 3 chiều của đối tượng.
Mặc dù được sử dụng từ rất sớm, vào thập niên 1960s, khi mà các hệ thống Lidar được trang bị trên máy bay quân sự. Thế nhưng, phải hơn 20 năm sau, Lidar mới trở nên phổ biến nhờ vào sự xuất hiện của GPS.
Dữ liệu mà Lidar thu thập gồm những gì?
Công nghệ Lidar là gì?
Lidar là tên viết tắt của cụm từ Light Detection And Ranging. Bằng cách phát đi đi một chùm tia laser rồi thu nhận lại tín hiệu phản hồi. Tốc độ ánh sáng đã biết trước, độ trễ phản hồi được ghi nhận, từ đó tính được khoảng cách giữa máy phát và vật thể một cách tương đối chính xác. Sự khác biệt về thời gian và bước sóng laser sau đó có thể được sử dụng để tạo mô hình số 3 chiều của đối tượng.
Mặc dù được sử dụng từ rất sớm, vào thập niên 1960s, khi mà các hệ thống Lidar được trang bị trên máy bay quân sự. Thế nhưng, phải hơn 20 năm sau, Lidar mới trở nên phổ biến nhờ vào sự xuất hiện của GPS.
Dữ liệu mà Lidar thu thập gồm những gì?
Lidar ghi nhận vật thể dưới dạng tọa độ số xyz. Đám mây điểm (xyz) này hợp thành mô hình 3 chiều. Có thể dùng để vẽ bản đồ, dẫn hướng hoặc tái sạo bản sao vật lý.
Những ứng dụng quan trọng của Lidar
Hẳn bạn từng nghe tới các thiết bị Radar, Sonar rồi phải không nào! Lidar tương tự như thế. Đây đều là những công nghệ phát hiện và đo kiểm vật thể trong không gian 3 chiều. Tùy theo mục đích sử dụng, mức độ chính xác, kích thước của chúng cũng khác nhau rất nhiều… Radar được sử dụng trên máy bay, thiết bị quân sự mặt đất, Sonar sử dụng trên tàu ngầm và các thiết bị định vị dưới nước.
Ngành công nghiệp Oto, Robot
Ở quy mô nhỏ, việc trang bị hệ thống Lidar là rất tốn kém. Bởi thế, chỉ có số ít sản phẩm buộc phải có Lidar, đóng vai trò như một ”xúc giác” kỹ thuật số. Công nghệ này tiếp cận lần đầu đến ngành công nghiệp ô tô vào năm 2018, khi GM sử dụng cảm biến LiDAR gắn trên xe tải để thiết lập bản đồ 3D chính xác. Công nghệ 3D LiDAR có thể được sử dụng để theo dõi các đối tượng chuyển động có kích thước bằng một con vật nuôi, dự đoán hướng đi của chúng, phân biệt giữa các chướng ngại vật tiềm ẩn trong môi trường,…
Ngay sau đó, công nghệ Lidar cũng được ứng ứng trên các loại robot hút bụi lau nhà thông minh. Công nghệ này giúp robot hút bụi lau nhà có thể phân tích chiều sâu và quét địa hình căn nhà của bạn, từ đó thiết lập bản đồ ảo một cách chính xác nhất. Cảm biến Lidar trên robot hút bụi giúp robot có thể dễ dàng xây dựng lịch trình dọn dẹp. Đồng thời có thể tránh được những vật cản từ những đồ vật khác.
Nghiên cứu địa hình, vẽ bản đồ
Mặc dù Lidar thường được biết tới trên các phương tiện tự hành, nhưng ứng dụng quan trọng nhất và cũng là lí do ra đời lidar: Đo kiểm địa hình
Như đã nói ở trên, trong ứng dụng công nghệ robot hút bụi lau nhà thông minh, Lidar có khả năng quét địa hình căn nhà của bạn, từ đó có thế xây dưng bản đồ làm việc một cách hoàn chỉnh. Việc sử dụng công nghệ Lidar trên robot hút bụi lau nhà thông minh là một trong những sáng kiến vô cùng độc đáo. Có thể nói đây là một bước tiến quan trọng trong việc ứng dụng khoa học công nghệ vào đời sống của con người.
Cấu tạo của hệ thống Lidar điển hình
Quảng cáo
Hệ thống lidar cần quét một vùng không gian khá rộng thông qua bộ thu phát laser. Nếu kết hợp với hệ thống GPS càng giúp nâng cao độ chính xác.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống lidar
Máy phát laser này như một ống bán dẫn, cấu tạo cũng giống như máy phát laser trong đầu đĩa CD hay máy in laser. Chúng bắn những tia sáng có bước sóng từ 400 đến 700 nano mét. Xe tự lái sử dụng LIDAR với tia laser có bước sóng gần với bước sóng của tia hồng ngoại (khoảng 900 đến 1100 nano mét). Máy laser dùng để quét dưới nước thì dùng tia laser màu xanh lá cây có bước sóng ngắn hơn (khoảng 530 nano mét). Cảm biến quang hay còn được biết là một loại cảm biến chuyển đổi ánh sáng hay bức xạ thành tín hiệu điện có trong LIDAR là một loại cảm biến được cấu thành từ silicon hoặc gallium arsenide, được chế tạo cho độ nhạy tối đa phù hợp với bất kỳ bước sóng nào mà laser đang sử dụng. Các loại máy dò cũng được dùng phù hợp với loại bước sóng và phạm vi LIDAR sử dụng. Các hệ thống LIDAR tầm ngắn thường sử dụng các diot quang silicon đơn giản. Các hệ thống tầm xa sử dụng cái gọi là APDs. Chúng hoạt động tương tự như máy dò của Geiger, biến một photon ánh sáng thành một lượng điện có thể đo được, do đó có thể phát hiện được một nguồn sáng thấp hơn nhiều. Khi kết hợp nhiều APD lại với nhau sẽ tạo ra một máy dò được gọi là MPPC – Multi pixel photon counter.
Để xoay một tia laser mà không gặp vấn đề với dây nguồn cung cấp cho nó, chúng ta sử dụng hệ thống gương quay. Các hệ thống LIDAR hiện đại sử dụng gương quay siêu nhỏ dựa trên công nghệ MEMS – Micro Electro Mechanical Systems
