Под редакцией Терри Персун|| Использование лидаров для обнаружения света и определения дальности в автомобильной промышленности растет в геометрической прогрессии. Двумя наиболее распространенными вариантами являются твердотельные лидары и гибридные вращающиеся лидары.
Твердотельные лидары не являются вращающимися системами. В некоторых из них используется фазированная антенная решетка для управления лазерным лучом без движущихся частей; в других — крошечное зеркало для управления лазерным лучом. Еще одна твердотельная технология, называемая flash LiDAR, позволяет освещать целые сцены с помощью одной вспышки, что позволяет обнаруживать отраженный свет с помощью двумерной матрицы датчиков — аналогично работе цифровой камеры. Благодаря небольшому количеству движущихся частей эти методы обеспечивают экономичную функциональность лидара.
Иногда производители размещают всю электронику лидара на одном чипе, включая лазер, любую схему управления лучом, детекторы обратного сигнала и вспомогательное компьютерное питание. Однако однокристальные решения для твердотельных лидаров уязвимы для воздействия таких факторов окружающей среды, как высокая температура, холод, влажность, дождь и коррозионные вещества. Конечным пользователям, нуждающимся в ремонте систем, замена микросхем часто обходится дорого. Более того, производители все чаще стремятся предложить более дешевые модульные решения, которые позволяют заменять отдельные компоненты.
Последнее важно, поскольку типичная твердотельная лидарная установка обеспечивает фиксированное поле обзора в 120° или менее. Это означает, что для полного охвата зоны безопасности в 360° требуется как минимум четыре устройства. Это контрастирует с вращающимися лидарными системами, которые обеспечивают работу на 360° без «слепых зон» из-за пробелов или проблем с перекрытием, присущих твердотельным системам.
Кроме того, правила безопасности требуют, чтобы ЛиДАР не генерировал лазерный луч, способный повредить зрение человека, даже если этот человек будет смотреть прямо на лидарный блок в течение нескольких секунд.
Гибридный ЛиДАР использует преимущества как твердотельного, так и вращающегося лидара. Эти конструкции обеспечивают непрерывное и воспроизводимое поле зрения. Кроме того, правила техники безопасности позволяют движущимся лазерным источникам излучать лучи большей мощности, чем стационарным. Таким образом, более мощные лазеры позволяют гибридным вращающимся лидарным устройствам отображать большие расстояния и (при включении в системы автономной работы) помогают транспортным средствам избежать необходимости делать короткие остановки и повышенного риска травмирования пассажиров. Таким образом, даже несмотря на то, что твердотельные лидары становятся все более распространенными, в требовательных приложениях (включая самоуправляемые автомобили) будут использоваться надежные гибриды с превосходной дальностью действия, более высоким разрешением и более широкими полями обзора, чем у других систем.
Как мы увидим, снижение стоимости и занимаемой площади этих лидарных систем иногда означает использование альтернатив обычным бесщеточным двигателям постоянного тока (BLDC), которые используются для их вращения.
Напомним, что бесщеточные двигатели постоянного тока более мощные, чем двигатели с щетками, и позволяют избежать трения и падения напряжения, связанных с использованием щеток для коммутации. Именно поэтому в лидарных системах используются бесщеточные двигатели постоянного тока. Вращающиеся лидарные устройства обычно вращаются со скоростью 200-500 оборотов в минуту. Зеркальный узел, который вращает мотор, очень легкий, поэтому крутящий момент обычно не является проблемой. Но во многих современных лидарных системах используются готовые двигатели NEMA 17 и NEMA 23, что может привести к излишне громоздким конструкциям.
Это связано с тем, что большинство бесколлекторных двигателей постоянного тока OtS конструктивно и механически самонесущие. Ротор подвешивается на торцевых крышках внутри статора; затем подвижный узел лидара соединяется с выходным валом. На самом деле, концы двигателя могут легко составлять до 50% от общей длины двигателя.
В отличие от этого, в бескаркасных двигателях отсутствуют дополнительные монтажные опоры, пластины, кронштейны и муфты, что позволяет инженерам-проектировщикам напрямую интегрировать нагрузки в конструкцию ротора; кроме того, статор может быть легко встроен в систему для создания компактной конструкции без ущерба для производительности.
Аэродинамика и визуальный стиль имеют первостепенное значение в автомобильном дизайне. Инженерам проще придать экстерьеру автомобиля более широкие и плоские формы, чем высокие и узкие. Бескаркасные двигатели могут обеспечить такую геометрию — с большим диаметром и меньшей высотой, чем у аналогичных бесщеточных двигателей постоянного тока OtS. Кроме того, часть нагрузки на зеркало лидара может приходиться на статор бескаркасной конструкции. Оба этих варианта позволяют уменьшить общую высоту лидара, придав ему обтекаемую форму.
Бескаркасные двигатели не ограничены стандартными размерами, что дает инженерам-конструкторам больше свободы в выборе формы и размера двигателя в зависимости от области применения. Это позволяет создавать лидарные системы с минимальными габаритами. В сочетании с облегченными датчиками твердотельных технологий двигатели имеют меньшую массу для перемещения и более низкие требования к крутящему моменту, что позволяет использовать гораздо меньший двигатель для выполнения этой работы.
Стандартные двигатели могут быть слишком большими для лидарных систем. В отличие от этого, двигатели, изготовленные на заказ, часто более компактны и (при поставке в больших объемах) позволяют экономить тысячи долларов на производстве в долгосрочной перспективе. Для получения дополнительной информации посетите сайт Lin Engineering по адресу linengineering.com.
Вам также может понравиться:
Свежие комментарии