Lidar-sensorer på nippet til endeligt gennembrud
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Lidar-sensorer på nippet til endeligt gennembrud

Sådan sanser en selvkørende bil med Lidar sine omgivelser. En af fordelene ved teknologien er dens høje detaljegrad ved lav sigtbarhed. Illustration: Velodyne Lidar

I øjeblikket ligner de en grim kaffekande og koster op til 400.000 kroner. Men om halvandet år er de skrumpet til en størrelse svarende til en knappenål og kan produceres til en pris på omkring 65-400 kroner.

Vi taler om lidarer (Light Detection and Ranging) - sensorer, som bruger lys til at måle afstanden i området omkring sig. Summen af disse målinger danner et højopløseligt 3D-billede af omgivelserne.

De bedste lidarer kan registrere detaljerede bevægelser ned til en centimeters nøjagtighed på en distance af mere end 100 meter. Deres anvendelsesmuligheder spænder derfor vidt.

Nærmest alle selskaber involveret i kapløbet om at kommercialisere selvkørende biler anser lidarer for essentielle.

Risø DTU anvender lidarer til at indsamle realtids-data om askeskyer til gavn for flysikkerheden, men også til at måle turbulens ved vindmøller for derved at kunne forbedre møllens ydeevne.

Arkæologer og planlæggere bruger lidarer til luftbårne laserscanningsmetoder, der kan fjerne vegetation fra billeder af Jordens struktur, og som kan måle 100 gange mere detaljeret end traditionelle målemetoder.

»Tænk bare på, at det tager en trænet person udi kortlægning 1,5 årsværk at indsamle 1 million højdepunkter via fotogrammetri. Med nutidens lidar-sensorer kan samme mængde højdepunkter blive indsamlet på én flyvning,« udtaler Harris Wang, som arbejder med markedsudvikling hos Velodyne Lidar, til geospatial-analyse-sitet POB.

Skrumper kraftigt

De mange formål, teknologien kan bruges til, begrænses i øjeblikket af udformningen af og den høje pris på lidarer. Eksempelvis er der typisk to-tre lidarer på selvkørende biler.

Men hvad hvis man kunne plastre bilerne til med så mange lidarer, man orker, uden at skæmme udseendet og smadre budgettet?

Den mulighed, og mange andre, bebuder Massachusetts Institute of Technology (MIT), USA’s forsvarforskningsinstitut, Darpa, virksomhederne Velodyne Lidar, Osram Opto og Quanergy hver især er en realitet inden for halvandet til tre års tid.

I tilfældet med Velodyne Lidar, som er klodens største producent, skal formindskningen ske ved at producere såkaldt solid state-lidarer.

Læs også: Før var en lysfølsom sensor stor som en elkoger - nu kan den sidde på spidsen af robottens finger

MIT og Darpa vil krympe lidaren ned i en mikrochip, der skal masseproduceres. Det skal ske via silicium-fotonik, hvor silicium bruges til at overføre og styre lysimpulser.

Formår MIT, Darpa eller nogle af de andre spillere vitterligt at mindske lidarer i prismæssig og fysisk forstand, er der tale om et helt nyt felt af muligheder med sensorer. Det indikerer en rundspørge foretaget af Ingeniøren hos en række danske firmaer.

»Udsigten til superbillige lidarsensorer er ventet, og det er gode nyheder,« siger Henrik Schärfe, ph.d. i Human Centered Informatics og medstifter af fonden Autonomous, hvor han er adm. direktør, og hvor fokus er på autonome køretøjer.

Læs også: ANALYSE: Derfor køber Intel Mobileye for 105 milliarder kroner

»Lidarer med modulariseret lys er allerede en fantastisk teknologi til 3D-opmålinger og til styring af industrirobotter samt selvkørende biler og traktorer. Når systemets time-of-flight bliver mindre, får højere opløsning, og prisen kommer ned, vil de notorisk blive dronernes time-of-flight-øjne. Det vil med sikkerhed blive meget udbredt,« spår Leif Dalum, civilingeniør og adm. direktør for ProInvent og Videometer.

Sådan opfatter robotter verden

Cowi, som også tilbyder alt fra kortlægning til laserscanning, anvender lidar-sensorer til sine opmålinger. De ser derfor også frem til prisfald, reduktioner i størrelse og særligt, at mere effektive lidarer bliver mere udbredt.

»Selve laserscannerne kommer nu med ny teknik, så de bliver meget mere effektive. Denne teknik bruges til laserscanning af terræn og er i høj grad drevet af behovet for en samlet højdemodel for USA med otte punkter per kvadratmeter. Effektiviteten er forbedret med en faktor seks til ti med disse systemer. Det betyder, at vi kan nivellere seks millioner punkter per sekund fra luften. Det er noget, der batter!,« siger Poul Nørgaard, vicepræsident for kortlægning og dataindsamling hos Cowi.

Ph.d.-studerende Christopher V. Poulton og professor Michael R. Watts fra MIT berettede i efteråret 2016 i en artikel i IEEE Spectrum, at kun vores fantasi vil sætte grænserne for anvendeligheden af de nye lidarer.

»Et lidar-på-en-chip-system kan endda på grund den høje opløsning, lille størrelse og lave pris blive placeret på fingrene af en robot, hvormed vi kan se, hvordan den opfatter verden,« forudser forskerne.

Mere robuste sensorer

De nye lidarer skal både styre lys og detektere refleksion ved at manipulere bølgeledere af silicium med varme. Termiske faseskiftere opvarmer bølgelederne, som leder lyset. Grundlæggende er det bare bølgelederne, som ændrer temperatur, ikke hele chippen.

Lyset sendes til en antenne, i praksis et hak i bølgelederen. Denne udsender så lys med et bestemt mønster ud i den frie luft. Der, hvor lyset fra antennerne overlapper, bliver der dannet en fokuseret lysstråle. Dermed er der ikke brug for linser.

Lidaren bruger kohærent detektion, hvilket groft sagt vil sige, at den kun reagerer på lys, den selv har sendt ud. Dermed bør den blive langt mindre følsom over for støj i form af modlys.

Læs også: Uber suspenderer forsøg med selvkørende biler

Ifølge Christopher V. Poulton og professor Michael R. Watts er en af de største udfordringer ved produktion af de mindre, billigere lidarer at opnå en tilstrækkelig god præcision i produktionen af bølgeledere og antenner i silicium.

Men lige nu og her er et af de store problemer af helt anderledes lavpraktisk karakter - nemlig at der er opstået et såkaldt lidar-lag. Efterspørgslen på sensorerne, særligt fra bilindustrien til deres udvikling af selvkørende biler, er nemlig så stort, at de i øjeblikket risikerer at skulle vente op til et halvt år på nye forsendelser. Det kan du læse mere om i vores næste artikel i serien om lidarer.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Bogstaveligt taget giver det ikke meget mening, da time-of-flight betegner det grundlæggende princip, at det er lyssignalets forsinkelse og den kendte, konstante lyshastighed, der ligger til grund for billeddannelsen.

Men den slags sensor/kamera har typisk en roterende lyskilde, som i en radar, så det kan være at manden tænker på at den tidslige opløsning bliver finere, altså at kilden roterer med højere frekvens.

  • 2
  • 0

>>Nærmest alle selskaber, involveret i kapløbet om at kommercialisere selvkørende biler, anser lidarer for essentielle.
Pånær Tesla der ikke mener det giver mening, i hvert fald i deres nuværende form/pris.
Men kan selvfølgelig være de skifter mening, hvis de kommer ned i pris og størrelse.
Tesla sværger til en kombination af kamera, radar og ultralyd.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten