报告导读
当下,激光雷达作为精确的环境感知传感器,在众多领域扮演着愈发关键的角色。从智能工厂的高效生产与精准管理,到消费电子产品的智能化交互与功能升级,激光雷达技术的应用不断拓展与深化。二维激光雷达、三维机械式激光雷达以及Flash纯固态激光雷达等不同类型,凭借各自独特的技术优势和性能特点,在智能工厂的建设与发展中,发挥着重要作用。
二维单线激光雷达二维激光雷达通常采用单线激光发射与接收装置,通过水平或垂直方向的机械扫描来获取二维平面内的距离信息,以点云数据或距离图像的形式呈现环境轮廓。
核心优势:成本相对较低,技术成熟,数据处理难度小。能够快速提供二维平面内的精确距离信息。在对高度信息要求不高的二维平面场景中具有较高的性价比。
局限性:只能获取单一平面内的信息,无法感知物体的高度和三维形状。在面对复杂立体场景时存在较大的局限性,难以满足一些对高度感知有要求的应用需求。
典型应用场景:工业自动化生产:在汽车零部件生产线上,二维激光雷达可安装在固定位置,对传送带上的零部件进行实时检测,确定零部件的位置和姿态,引导机械臂进行精确抓取和装配,提高生产效率和准确性。
锐驰智光 LakiBeam1 工业级单线二维激光雷达:基于脉冲飞行时间(pToF)原理设计,兼具性能、成本和可靠性,点云抖动小,质量高,能够捕捉到更多环境细节。适用于室内机器人主激光以及室外机器人斜激光、AGV 避障、工业自动化、港口自动化等自动化领域,可安装在工业自动化生产线上的机械臂上,实时检测周围环境,避免与其他设备或人员发生碰撞。
物料输送与存储:在大型物流仓库中,用于监测物料在输送带上的运行状态,检测物料是否偏离轨道或出现堆积堵塞等情况,并及时反馈给控制系统进行调整,保障物料输送的顺畅高效。同时,还能对货架上的货物进行二维轮廓扫描,实现库存量的快速统计和管理。
西克 SICK TiM 系列 2D 激光雷达:具有出色的测量性能和高稳定性,测量范围为 0.5-80m,可满足不同距离的测量需求。防护等级达到 IP65,适用于各种复杂工业环境。在汽车制造工厂中,可用于检测汽车零部件的位置和尺寸,确保零部件的精准装配。在物流仓库中,可用于监测货架上的货物存储情况,实现库存的自动化管理。
三维机械式多线激光雷达三维机械式激光雷达一般由多个激光发射与接收单元组成,通过机械扫描装置在水平和垂直方向进行扫描,从而获取三维空间内的大量点云数据,能够真实地还原物体的形状、位置和尺寸等信息。
具备强大的三维感知能力,能够提供物体的高度和形状信息。数据精度高,适用于对三维信息要求较高的复杂场景。在质量检测、立体仓储管理和机器人视觉引导等领域具有显著优势。
局限性:结构相对复杂,成本较高。机械扫描部件的寿命和可靠性可能受到一定影响。数据量大,对数据处理和传输的要求较高,需要配备高性能的计算平台和数据处理算法。
典型应用场景:质量检测与控制:在电子制造行业,对印刷电路板(PCB)上的元器件进行三维检测,能够精确测量元器件的高度、形状和位置精度,及时发现元器件的焊接缺陷、翘曲变形等问题,有效提高产品质量和可靠性。
立体仓储管理:在自动化立体仓库中,三维机械式激光雷达可安装在仓库的顶部或关键通道处,实时扫描货架上的货物堆垛情况,精确测量货物的体积、高度和形状,实现对仓储空间的优化利用和库存管理的精细化。
机器人视觉引导:在机器人执行复杂的三维操作任务时,如对不规则形状物体的抓取、装配和堆叠等,三维机械式激光雷达能够为机器人提供丰富的三维视觉信息,使机器人能够准确识别物体的形状和位置,实现高精度的视觉引导和操作。
Flash纯固态激光雷达Flash纯固态激光雷达没有机械扫描部件,采用光学镜头将大功率激光均匀地照射到整个视场范围内,通过高速成像传感器一次性接收反射光信号,并利用专用芯片进行处理,快速生成三维点云数据。
核心优势:零机械噪音、超高可靠,无移动部件,抗震动、老化,MTTF显著提升;适合对静音和高可靠性要求极高的场景。
小巧轻便:以亮道智能LD Gen2 Lite为例,重量30m;适合集成到轻型机器人或割草机等。
全帧深度图:单帧可达数百万点,支持高速动态场景下的目标检测与避障。
数据获取速度快,能够实时生成三维点云数据,适合对实时性要求较高的应用场景。
局限性:目前在探测距离方面相对有限,限制了其在一些大众消费领域的广泛应用。
典型应用场景:消费电子设备:在智能手机、平板电脑等消费电子产品的三维建模和手势识别功能中,Flash 纯固态激光雷达能够提供高精度的深度信息,实现快速准确的物体建模和手势动作捕捉,为用户提供更加自然、便捷的交互体验,同时其小巧的体积和低功耗特点使其易于集成到消费电子产品中。
机器人导航与避障:在小型服务机器人和消费级机器人中,Flash 纯固态激光雷达以其紧凑的体积和低延迟特性,能够为机器人提供实时的三维环境感知能力,帮助机器人在复杂室内环境中快速准确地进行导航和避障,提高机器人的自主性和移动性能。
3D测绘与建模:配备Flash激光雷达的设备可以快速获取大面积地形的三维点云数据,用于构建高精度的数字地图和 3D 模型,广泛应用于城市规划、自然资源管理、灾害监测等领域。相比传统的测绘手段,具有速度快、精度高、覆盖范围广等优点,能够为相关行业提供更高效、准确的数据支持。
机器人工作站:在机器人焊接、喷涂等工作站中,Flash 纯固态激光雷达能够实时监测机器人的工作区域,确保机器人在安全区域内进行操作,防止碰撞和意外发生,保障人员和设备的安全。
应用场景对比
成本与选型建议二维激光雷达:适用于对成本敏感、对高度信息要求不高且主要关注二维平面内物体检测和距离测量的工业自动化场景,如二维平面内的物料输送监测、简单机器人工作站的安全防护等,能够以较低的成本实现高效稳定的二维环境感知。
三维机械式激光雷达:适合对三维信息精度要求高、应用场景复杂且对设备体积和成本限制相对不那么严格的情况,如工业制造中的高精度质量检测、自动化立体仓库的货物管理、机器人复杂三维操作任务的视觉引导等,能够在三维空间中提供精确详细的环境数据,助力实现智能化的生产和操作。
Flash 纯固态激光雷达:适用于对设备体积、可靠性、经营性和实时性要求高的应用场景,如消费电子设备的三维交互功能、庭院智能割草机、小型服务机器人的导航与避障等,凭借其小巧、可靠、快速的数据获取能力,为这些领域带来全新的三维感知体验和功能升级。
总 结综上所述,二维、三维机械式与 Flash 纯固态激光雷达在智能工厂以及消费电子领域等众多场景中各自发挥着不可替代的作用。随着技术的持续创新与进步,各类激光雷达有望进一步突破自身局限,拓展应用场景,实现更深度的协同发展,为人类创造更加智能、高效、便捷的生产生活环境,开启智能感知新时代的崭新篇章。
微信号|Robo Lab重构机器「看见世界」的方式。
用硬核科普+实战案例,拆解光束背后的科技革命。