Livox представила новые решения для отрасли с помощью наших высокопроизводительных, экономически эффективных, высоконадежных и массовых датчиков лидар. Чтобы продемонстрировать возможности наших датчиков лидар, мы использовали Livox MID-40 стоимостью 599 долларов США для захвата 3D-изображения внутреннего облака точек комнаты.

Основные характеристики Livox MID-40 можно найти здесь:https://www.livoxtech.com/mid-40-and-mid-100/specs.

Setup

Решение для 3D-сканирования в основном состоит из MID-40, DJI Manifold 2 и двигателя GM6020 с энкодером. Основные компоненты показаны на рисунке 1. LiDAR и двигатель установлены на штативе, а MID-40 вращается вокруг оси Z, сканируя разные части помещения. Затем данные облака точек объединяются в общую 3D-картину.

 

Рисунок 1. MID-40 и другие основные компоненты этой установки

 

Чтобы сделать сканер более портативным, батарея 24 В вместе с понижающим преобразователем 24 В в 12 В используется для питания MID-40 (12 В), DJI Manifold 2 (24 В) и двигателя GM6020 (24 В). Все компоненты вне штатива объединены в коробе, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Интегрированное решение, где большинство компонентов собрано в коробе

 

 

Связь и интеграция данных

MID-40 переведён в режим статического IP и подключён напрямую к Ethernet-порту Manifold 2 для передачи облака точек. CAN-порт Manifold 2 используется для управления двигателем и считывания угловой информации. Кабельные подключения показаны на рисунке 3.

 

Рисунок 3. Схема кабельных подключений

 

 

Угловое разрешение двигателя GM6020 составляет 360/8192 градуса, чего достаточно для этого применения. Для поддержания постоянной скорости вращения управляющее напряжение регулируется PID-контроллером по обратной связи от скорости двигателя и энкодера.

Угловые данные передаются в Manifold 2 с частотой 1 кГц по шине CAN. MID-40 также передаёт пакет облака точек из 100 выборок с частотой 1 кГц, поэтому угловые данные двигателя и пакет данных сопоставляются для общей интеграции облака точек.

Поскольку энкодер предоставляет абсолютное положение, угловая информация должна оставаться согласованной между повторными сканированиями. Поэтому при включении двигатель возвращается в нулевое положение, затем сканирует вперёд и назад в заданном угловом диапазоне, объединяя полученные данные облака точек.

 

Рисунок 4. Метод сканирования во время работы

 

 

Схема сканирования и результат

Датчики Livox LiDAR используют уникальные неповторяющиеся схемы сканирования, полезные для приложений, которым требуется высокое покрытие поля зрения. 3D-сканирование стационарной среды — один из таких сценариев. Подробности о схемах сканирования приведены в разделе характеристик облака точек.https://www.livoxtech.com/mid-40-and-mid-100/downloads.

При времени интеграции 0,1 секунды MID-40 обеспечивает покрытие поля зрения, эквивалентное 32-линейным механическим лидарам. По мере увеличения времени сканирования покрытие заметно растёт: при интеграции 0,5 секунды оно эквивалентно 64-линейным лидарам.

С помощью этой установки мы сканировали комнату в течение 30 секунд. Результат показан на рисунке 5.

 

 

Рисунок 5. 3D-изображение облака точек комнаты после 30 секунд сканирования

 

 

Как видно на изображении выше, MID-40 отсканировал большую часть комнаты с высокой детализацией. Это простой тестовый пример, и многие аспекты ещё можно оптимизировать, но результат показывает, что производительность решения сопоставима с многолинейными механическими лидарами при значительно лучшей экономичности.

Благодаря высокой производительности, низкой стоимости и надёжности мы считаем, что лидары Livox в ближайшем будущем будут применяться в исключительно широком спектре задач.