レーザースキャンレーダーセンサー技術: AGV、工場の安全性、ロボット工学の新たな可能性を解き放つ
- シェア
- 発表時間
- 2024/4/23
概要
この記事では、レーザー スキャン レーダー センサーの原理、技術的特徴、および正確な位置決め、経路計画、障害物回避などの AGV アプリケーションについて紹介します。この記事では、工場の作業における安全性の向上と事故の削減における LiDAR の役割に焦点を当てています。また、自律ナビゲーションや環境認識のためのロボット工学における LiDAR の応用についても説明します。
レーザー走査レーダーセンサー（ LiDAR）の動作原理
レーザースキャンレーダーセンサー（レーザー検出と測距）の原理は、主にレーザービームの放射、伝播、反射、受信に基づいています。LIDARシステムは、まずレーザーエミッターを介してターゲットオブジェクトに向けてレーザービームを放射します。レーザービームが伝播中にターゲットオブジェクトに遭遇すると、反射し、反射光の一部は特定の経路をたどって戻り、LIDARの受信機によって捕捉されます。受信機は、反射光の強度と、放射から受信までの時間差を測定します。
レーザーの発射と受信の時間差を測定し、それを既知の光速と組み合わせることで、LIDAR は LIDAR と対象物体間の距離を正確に計算できます。さらに、スキャン機構を通じて、レーザー スキャナーは対象物体の形状、サイズ、空間位置に関する情報も取得し、2 次元画像を構築できます。
レーザー走査レーダーセンサー（ LiDAR）の技術的特徴
レーザー走査レーダーセンサー（Lidar）の技術的特徴は、主に高精度、高解像度、長距離測定、およびマルチターゲット検出機能です。レーザー光の波長が短いため、Lidarはミリメートルレベルの距離測定精度を実現し、対象物の位置と形状情報を正確に取得できます。同時に、Lidarは高解像度という特徴があり、レーザービームの角度と解像度を調整することで、対象物に関するより詳細な情報を取得できます。
LiDARは、レーザー光を照射し、反射光の強度と時間差を測定することで、対象物の正確な測定と位置決めを実現します。高精度、高解像度、長距離測定、複数ターゲット検出機能などの技術的特徴により、LiDARは、自動運転、ロボットナビゲーション、工場エリアの安全保護、地形マッピングなどの分野で広く応用されています。
AGV、工場エリアの運用安全保護、ロボット産業におけるレーザー走査レーダーセンサー（ LiDAR）の応用
AGV（無人搬送車）のアプリケーションでは、非接触検出方法、高速で正確な位置特定、測距機能により、LIDAR は正確なナビゲーションと位置情報を提供します。LIDAR は周囲の環境を継続的に監視することで、複雑な物流環境で AGV が安全かつ効率的にタスクを実行できるようにします。材料処理プロセスに従う大型 AGV、輸送先の変更に応じて荷降ろしタスクをインテリジェントに実行する、倉庫および物流業界での商品の取り扱い、保管、管理など、LIDAR により AGV は正確なナビゲーションと障害物回避を実現し、物流効率の向上、人件費の削減、衝突事故の発生率の低下を実現します。
工場運営における安全保護の面でも、ライダーは欠かせない役割を果たしています。エレベーター、ロボットアーム、フリップマシン、スライディングカーなどの設備の動作領域では、ライダーは周囲の環境を継続的に監視し、人や障害物が設備の動作範囲に入らないようにします。異常な状態が検出されると、ライダーはすぐに警告を発したり、設備の動きを停止したりして、作業員と設備の安全を効果的に確保します。この安全保護機能は、工場の生産効率を向上させ、事故リスクを軽減する上で非常に重要です。
安全レーザースキャナーは他の安全装置とどう違うのでしょうか?
LiDAR は能動的に光を放射し、周囲の光に依存しません。受動的に光を受信するカメラとは異なり、LiDAR は 1 秒間に数百万のパルスを放射して空間に数百万の点を形成し、空間内の物体の詳細を描き出します。能動的放射特性により、LiDAR は周囲の光の変化による影響を最小限に抑えます。
1. セーフティレーザースキャナーは、ライトカーテンに比べて設置場所の点で有利です。設置時の光軸調整も非常に簡単です。複雑な保護ゾーンでも、直感的なソフトウェアを使用して簡単に設定できます。
2. 安全マットと比較すると、安全レーザースキャナはワークピースの落下による損傷のリスクがありません。安全レーザースキャナによる保護ゾーンは自由に構成できるため、レイアウト変更が簡単に行えます。レイアウトを変更する場合、異なる保護ゾーンの形状を作成するために、さまざまなサイズと形状の安全マットを在庫する必要はありません。
3.他の安全装置と比較して、セーフティレーザースキャナは設置場所や保護領域の制約が少なく、設置が簡単で故障のリスクも最小限に抑えられ、保護を提供するための効果的な安全装置です。
ロボット工学の分野では、LIDAR は応用の大きな可能性を示しています。サービス ロボットでも産業用ロボットでも、LIDAR は正確なナビゲーションと位置情報を提供でき、自律移動と障害物回避機能を実現します。2D LIDAR の支援により、物流ロボット、業務用清掃ロボット、配達ロボットなどの移動ロボットの分野で大きな進歩が遂げられています。技術が進歩し、コストが下がるにつれて、ロボット工学分野での LIDAR の応用はさらに広まり、ロボット技術の急速な発展が促進されます。
3Dレーダーと比較した2Dレーダーの利点
2D レーダーと 3D レーダーのどちらを選択するかは、通常、特定のアプリケーションのニーズ、コストの考慮、技術的な制限に基づいて決定されます。3D レーダーは、環境深度情報の取得、障害物の検出、走行可能エリアの構築において大きな利点がありますが、特定のシナリオでは 2D レーダーの方が人気があります。
コストの考慮: 一般的に、3D レーダーの製造コストと技術的な複雑さは、2D レーダーよりも高くなります。予算が限られているアプリケーションや複雑な環境認識を必要としないアプリケーションの場合、2D レーダーの方が経済的に合理的な選択肢となる場合があります。
アプリケーション要件: 2D レーダーは主に 2 次元画像を提供します。高さ情報はありませんが、平面ナビゲーションや単純な障害物検出のみを必要とするアプリケーションには十分です。たとえば、単純な自動化シナリオでは、2D レーダーで十分な場合があります。
技術的な制限: 特定の環境や状況では、3D レーダーが正常に機能しなくなったり、パフォーマンスが低下したりすることがあります。たとえば、大雨、雪、濃霧などの気象条件では、赤外線の検出能力が大幅に低下し、3D レーダーのパフォーマンスに影響する可能性があります。一方、2D レーダーはこれらの条件の影響を受けにくいため、信頼性が高くなる可能性があります。