隨著機器人行業的飛速發展,各種場景機器人的廣泛應用,激光雷達作為必不可少的傳感儀器在幫助機器人實現對環境的感知方面,遇到障礙物時能靈活繞障礙,在整個導航過程中可以精準停靠以及在特殊環境下的目標探測起到重要的關鍵作用。
今天,深圳市驍銳科技有限公司小編總結一些在選用激光雷達時所要考慮的參數要素,希望對大家有所幫助。
一、關于激光雷達的掃描半徑(量程)參數標定:
第一個重要的參數就是激光的量程,也就是雷達的測量半徑的距離可以達到最大范圍值。小編在服務客戶的過程中,有許多使用者表示對激光雷達說明書上所標注的量程參數的理解是不夠的,因此給激光的選型工作帶來了困難。
目前國際上對于量程的標準表達沒有統一標準規定。目前主流的參數標定有兩種慣例,一種是測量型激光以90%反射率和70%反射率作為主要標定單線激光雷達的量程標尺。另一種是以國際安全標準的反射率下的避障型激光。國內市場上的雷達掃描半徑都是按每個公司的自己的實際執行標準來進行說明供客戶參照選用,所以當使用者拿到一款測距點云數據激光時,首先我們要注意觀察量程的反射率標準。通常70%反射率達到20米的測量距離,在90%的反射率下應該可以達到接近30米。因此使用者挑選激光雷達時一定要向廠家說明,所需的測量距離是在什么反射率條件下要達到的具體標準要求,因為激光雷達的量程在不同的條件下是有一定變化的。
以下為案例參考:
如,深圳市驍銳科技有限公司某款單線激光雷達:
30米90% 反射率
20米70% 反射率
8米10% 反射率
二、雷達實際使用正常環境下量程變化的原因:
雷達激光的實際的量程會高于標注的參數,很多激光雷達使用者發現了這個現象。通常新的激光雷達實際的距離參數會高于標注參數,這是因為激光雷達在使用一兩年后,激光發射器的效能會衰減,量程會縮短,這是其物理特性所決定的,為了保障客戶的使用效果,通常會做這樣的增加量程設計。
還有的使用者買回激光雷達使用時發現,使用距離不夠,感覺使用量程變短,造成建圖的效果欠佳或避障效果達不到理想要求。深圳市驍銳科技有限公司小編總結幾個影響激光量程變化的原因,供您參考。
1、不同反射率的物體對激光量程的影響
單線激光雷達由脈沖器發射器發出激光束(不可見光)到達探測物體和環境,由環境物體的實際的不同物體的反射后,重新回到激光接收器,一般黑色物體和光面透明物體的反射率較低或極低,導致激光光束采集的數據不能全部返回到接收器,一般會出現實際測量距離變短甚至不反射形成探測盲區。
2、關于單線激光雷達的物體反射率說明
激光雷達所標的反射率為#絕對反射率#,是指定條件下或經過科學測試儀器所測試的實驗環境下能夠達到所標注的數字絕對反射值,在具體的實際的使用環境中,如果沒有儀器的輔助下,我們只能靠肉眼和經驗以及常規經驗參照物來推斷物體反射率。比如,白色A4紙張接近實驗室絕對70%反射率,但具體情況需要特定儀器來進行測試。正常環境下,影響物體反射率的幾個因素:
顏色
顏色越淺,反射率越高,顏色越深,反射率越低,黑色,一般激光探測距離短或很難探測到。
材質
綿質軟性材質,反射率相應較低,固體硬質表面,反射率相應高。
物體表面光滑程度
越光滑的物體,反射率越低,如光面玻璃,光面大理石不容易被激光探測到
透明度
越透明的物體,反射率越低,越難被激光探測到
陽光直射環境或其他物體光干擾
陽光照射到的物體或光干擾環境下的物體,物體反射率會變低,不容易被激光探測到

總結:實際的生產環境中,激光雷達應盡量避免黑色吸光物體、光面反射玻璃以及光干擾的環境中的使用,若在上述環境下使用,請選用掃描頻率高,分辨角低、點云數據密集的激光掃描儀器、必要時需改變局部使用環境來保證激光器的順利工作。個別場景造成激光雷達探測距離過短,應對當下使用環境的物體反射率做出判斷,計算真實反射量程,挑選量程符合使用環境的激光器。
三、“激光測距雷達”參數與性能
除了激光雷達的量程和周圍環境的匹配性是比較重要的因素,激光雷達本身的參數和性能也決定了整個機器人的建圖和數據反饋的優劣。
激光雷達的參數與性能,要從幾個方面去討論。分辨角、掃描頻率和采樣速率以及其機械可靠性,電子可靠性,數據可靠性和軟件可靠性等等。
1.分辨角 ,直接影響對掃描物體大小的能力。
2.掃描頻率 , 直接影響檢測物體的移動速度。
3.采樣速度 ,直接影響地圖重建與定位匹配的能力。
激光雷達測距技術是使用者需要考慮的因素。懂得激光雷達技術有著不同的優勢和劣勢。比如相位法,三角測距法相對來說遠處精度不如TOF激光的表現,但近處的測量精度好于TOF。
脈沖式TOF的優點是測量范圍廣且光學系統緊湊,但高速讀取脈沖光的電路設計和配置較為復雜。
相位式TOF在近距離測量中測量精度更高,由于無需時間測量的電路,電路設計比較簡單,因此方法可以用于整列傳感器中,相位式TOF不能分辨實際距離在一個或多個測量周期內,因而不適用于長距離的測量。
三角測距法的優勢是短距離下測量精度高,缺點為電路的小型集成化比較困難,測量易受外界環境光的影響。
總結:使用者需要綜合考慮自己的使用場景,應用機型以及預算和質量預期綜合性價比來選擇一款適合自己的激光。
四、關于現場提供技術服務以及使用環境的說明。
為了避免因激光雷達選擇不當和使用方法不明所造成的項目損耗,希望激光雷達使用者能夠充分閱讀使用操作手冊或咨詢專業的技術支持來高效解決問題,現在分享一下激光雷達的現場應用使用注意事項:
建圖注意事項
1)建圖時車速的穩定以及轉彎時保持勻速很關鍵,盡量保持直線行走,在熟練工程師的指導下建圖效果最佳。
安裝位置
2)激光的安裝位置保持一定的仰角或高度,當發現掃描距離因測試位置發生變化時,應考慮是否因地面的高低不平造成雷達光束掃到地面阻擋接收,需要調整激光雷達的安裝高度。
謹防劃傷
3)安裝激光雷達時應注意保護激光的保護罩,應用眼鏡布捏蓋住保護罩進行安裝,以免劃傷和碰傷鏡面,造成因臟點、磨損點而引起的數據誤判。
做好罩體擦拭清理,若有灰塵堆積,需要及時清理或選用防塵型激光雷達,減少維護工作成本。
若有保護罩損壞,請及時更換,避免造成因臟污引起的避障失靈和其他風險。
特殊環境
4)空曠或狹窄的環境建議用高掃描,低分辨角、高點云數據的激光雷達。
合理選用
5)不同環境需要不同的激光雷達來適配,鑒于未來工廠的使用環境會有多樣化的需求,需在購買產品前,提前告知廠家使用環境,以適應環境的需要。
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