ỨNG DỤNG CỦA LIDAR – MÁY QUÉT 3D LASER

Hãy bắt đầu với một giới thiệu ngắn gọn: LiDAR – máy quét 3d laser là một loại công nghệ quang học sử dụng ánh sáng hồng ngoại để đo khoảng cách, khoanh vùng một đối tượng hoặc tạo bản đồ của một khu vực. Nó là một trong những công nghệ hữu ích và linh hoạt nhất trong thời đại chúng ta.

Nó có thể được sử dụng trong hầu hết mọi ngành công nghiệp, từ ô tô thông minh và robot đến hậu cần, xây dựng, lâm nghiệp và nông nghiệp. Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ đi sâu vào năm ứng dụng phù hợp nhất của công nghệ LiDAR – máy quét 3d laser . Nếu bạn muốn có một cái nhìn tổng quan tốt về cách LiDAR chủ yếu được sử dụng, bạn sẽ thích bài viết này.

Khi hầu hết mọi người nghĩ về các ứng dụng hàng đầu của LiDAR, họ nghĩ về những chiếc xe tự trị, nhưng LiDAR có vai trò rộng lớn hơn nhiều trong ngành công nghiệp ô tô, đặc biệt là với ADAS, hoặc hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến, được thiết kế để tránh va chạm và tạo ra tình huống an toàn hơn cho người tham gia giao thông. Không giống như các biện pháp an toàn truyền thống như dây an toàn (thụ động), ADAS là giải pháp an toàn chủ động.

Ví dụ về công nghệ LiDAR – máy quét 3d laser đang được sử dụng cho ADAS bao gồm cảnh báo chệch làn đường, phát hiện điểm mù và kiểm soát hành trình thích ứng.

Những tính năng ô tô hiện đại này có thể được tích hợp trực tiếp vào xe hoặc được cung cấp dưới dạng giải pháp hậu mãi.

Ngày nay, theo nghiên cứu của Canalys¹, ngày càng có nhiều xe được sản xuất tích hợp tính năng ADAS: tỷ lệ ô tô được sử dụng với tính năng ADAS sẽ tăng từ 10% vào năm 2020 lên 30% vào năm 2030 và 50% vào năm 2050. Các biện pháp an toàn này là cần thiết để có được kết quả mong muốn trên xếp hạng đánh giá xe mới như EuroNCAP.

Trường hợp sử dụng: An toàn xe thương mại

Ngày càng có nhiều phương tiện thương mại, chẳng hạn như xe tải, đang tích hợp phần cứng LiDAR.

Để tham khảo, thị trường xe tải tự trị toàn cầu được định giá 846,2 triệu USD vào năm 2019 và dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ CAGR là 12,8% đến năm 2027, theo Polaris Market Research².

Là một trong những ngành công nghiệp nguy hiểm nhất, thế giới vận tải đường bộ có thể hưởng lợi lớn từ LiDAR để cải thiện sự an toàn của người lái xe, cũng như giảm nguy cơ tai nạn ở các địa điểm như công trường xây dựng và hầm mỏ.

Thật vậy, LiDAR -máy quét 3d laser có thể đóng một vai trò quyết định để dự đoán các tình huống nguy hiểm. Nó có thể cung cấp dữ liệu cần thiết để phát hiện, ví dụ, một chướng ngại vật hoặc tiết lộ sự hiện diện của người đi bộ hoặc người đi xe đạp. Trong những trường hợp này, xe có thể kích hoạt các hệ thống khẩn cấp thích hợp như phanh tự động hoặc hỗ trợ giữ làn đường.

Trường hợp sử dụng: Xe tự lái

Rõ ràng hơn là cảm biến LiDAR – máy quét 3d laser sẽ cần thiết cho các phương tiện tự lái Cấp độ 4 (Tự động hóa lái xe cao) và Cấp độ 5 (Tự động hóa lái xe hoàn toàn). Ví dụ, nhà sản xuất xe hơi Mercedes đã lên kế hoạch tích hợp nó vào các mẫu xe hàng đầu của mình để hỗ trợ lái xe tự động trong các phương tiện sản xuất của mình.

Một lý do tại sao công nghệ LiDAR rất quan trọng đối với xe tự lái là nó giúp đảm bảo rằng, ngay cả trong môi trường không xác định, ô tô đi đúng tuyến đường và không gây rủi ro không cần thiết cho hành khách hoặc người tham gia giao thông khác.

Ví dụ, Outsight đã hỗ trợ việc tạo ra tàu con thoi hoàn toàn tự động để điều hướng qua khuôn viên trường đại học bằng phần mềm LiDAR của Outsight. Tàu con thoi có khả năng phát hiện các vật thể chuyển động và điều chỉnh tuyến đường của nó để tránh chúng.

Trường hợp sử dụng: Tạo dữ liệu tham chiếu

Tại thời điểm này, các cảm biến LiDAR – máy quét 3d laser đang được sử dụng để tạo ra dữ liệu tham chiếu hữu ích có thể được khai thác để đánh giá hiệu suất của các loại công nghệ cảm biến khác, như radar và camera trên các phương tiện đang di chuyển.

Do đó, dữ liệu này có thể được sử dụng để làm cho các công nghệ khác thậm chí còn hiệu quả hơn khi cung cấp điều kiện đường an toàn cho người dùng.

Bằng cách tạo dữ liệu Ground Truth bằng phần mềm Outsight, có thể có một nguồn đáng tin cậy của các đối tượng được theo dõi, cả động và tĩnh (mốc).

Cơ sở hạ tầng thông minh

Thành phố thông minh và các chủ đề liên quan, chẳng hạn như Hệ thống giao thông thông minh, hoặc ITS, đang ngày càng trở nên phổ biến trên toàn thế giới và rõ ràng LiDAR sẽ đóng một vai trò quan trọng trong sự tăng trưởng và phát triển của Thành phố thông minh.

Lý do chính là dữ liệu 3D của LiDAR – máy quét 3d laser rất chính xác và hoạt động trong nhiều cài đặt khác nhau, bao gồm cả ánh sáng mặt trời trực tiếp và vào ban đêm, không giống như các hệ thống nhận thức 2D như máy ảnh. Bên cạnh đó, công nghệ LiDAR cũng giải quyết quyền riêng tư trong Thành phố thông minh, vì nó không bao giờ thu thập dữ liệu cá nhân.

Trên thực tế, thị trường thành phố thông minh trên toàn thế giới dự kiến sẽ đạt 2,86 nghìn tỷ đô la Mỹ vào năm 2026, tăng trưởng với tốc độ CAGR cao hơn 20% từ năm 2022 đến năm 2026³, được thúc đẩy bởi quá trình đô thị hóa toàn cầu gia tăng và chi tiêu công nghệ ngày càng tăng cho các nỗ lực thành phố thông minh.

Có rất nhiều phạm vi để công nghệ này được sử dụng hơn nữa trong Thành phố thông minh và đã có rất nhiều ví dụ về các ứng dụng LiDAR cho cơ sở hạ tầng thông minh, bao gồm:

Trường hợp sử dụng: Hệ thống giao thông thông minh (ITS)

Một trong những ứng dụng chính của LiDAR là ITS. Trong trường hợp này, phần mềm LiDAR tăng cường của Outsight có thể được sử dụng, cùng với cảm biến LiDAR, để phát hiện và theo dõi cả phương tiện, người đi bộ và các vật thể khác trong khu vực giám sát lớn. Hệ thống LiDAR sau đó có thể được tinh chỉnh cho các ứng dụng khác nhau như an toàn cho người đi bộ qua đường, cảnh báo quá tốc độ, người đi bộ suýt bỏ lỡ, v.v.

Đầu ra là một Bảng điều khiển có thể hành động với cả cảnh báo thời gian thực được kích hoạt bởi các sự kiện cụ thể hoặc dữ liệu tổng hợp trong thời gian dài.

Trường hợp sử dụng: Theo dõi người ẩn danh

Theo nhiều cách, sân bay giống như các thành phố nhỏ, khép kín của riêng họ, hoàn chỉnh với các lối đi, lối đi, dòng người, bãi đậu xe, khu bán lẻ, v.v.

Bằng cách kết hợp Edge AI và công nghệ dựa trên đám mây, phần mềm Augmented LiDAR thực hiện phân tích hình ảnh không gian-thời gian nâng cao của các không gian rộng lớn như nhà ga, trung tâm thương mại, sân bay, v.v. Điều này cho phép phát hiện, theo dõi và hiểu chính xác đám đông người ẩn danh.

Không giống như Camera Face ID, dữ liệu LiDAR cho phép phát hiện và theo dõi chính xác người và vật thể, nhưng độ phân giải của ngay cả những cảm biến hoạt động tốt nhất cũng không cho phép nhận dạng, khiến công nghệ này hoàn toàn ẩn danh.

Ngoài ra, các giải pháp LiDAR có thể hiệu quả trong việc theo dõi hành lý và ngăn chặn hành lý los có khả năng gây ra sự chậm trễ đáng kể.

Các chức năng này cũng áp dụng cho các nhà ga, tàu điện ngầm và các phương thức giao thông công cộng khác.

Trường hợp sử dụng: Trí thông minh và bảo mật không gian

Một trong những ứng dụng hàng đầu khác của LiDAR là dành cho Spatial Business Intelligence.

LiDAR – máy quét 3d laser có thể được sử dụng để theo dõi và tạo ra các số liệu có thể hành động về một loạt các hành động và tình huống trong môi trường sân bay, bao gồm hải quan và luồng hành khách thông qua an ninh và các khu vực quan trọng khác, tối ưu hóa dây đai hành lý, chiếm chỗ ngồi, v.v.

Nó cũng có thể được sử dụng cho mục đích bảo mật, tạo cảnh báo ngay lập tức về các sự kiện bất ngờ nếu một số chỉ số đạt đến ngưỡng hoặc nếu vùng hoặc vành đai an ninh bị xâm phạm.

Robotics

Một trong năm ứng dụng hàng đầu của LiDAR – máy quét 3d laser là liên quan đến robot.

Ngành công nghiệp này đang phát triển lớn hơn và có ý nghĩa hơn với mỗi năm trôi qua, và tốc độ phát triển không có dấu hiệu chậm lại, với tốc độ tăng trưởng toàn cầu là 15,3% theo Renub Research⁴.

Đối với những người tự hỏi, công nghệ LiDAR là cốt lõi của cuộc cách mạng xe thông minh và robot.

Ứng dụng chính của LiDAR về robot là làm cho chúng an toàn hơn khi làm việc và ở xung quanh. Do tính chất tự chủ của hoạt động, các máy này đòi hỏi các tiêu chuẩn cao nhất về công nghệ an toàn và LiDAR có thể được sử dụng để giảm rủi ro tai nạn hoặc thương tích liên quan đến chúng.

Trường hợp sử dụng: Đường dẫn theo để giao hàng

Hãy tưởng tượng rằng bạn có một chiếc xe dẫn đường tự động, hoặc AGV, bên trong một nhà kho. Chiếc xe cần có khả năng điều hướng an toàn và chính xác đến các địa điểm nhận và giao hàng cụ thể trong môi trường kho.

Con đường hỗ trợ LiDAR – máy quét 3d laser đi theo công nghệ bản địa hóa của Outsight có thể cho phép robot hiểu không chỉ cách nó di chuyển mà còn cả vị trí của nó trong bản đồ tham chiếu – ví dụ: bản đồ kho.

Trường hợp sử dụng: Robot bảo mật

Một trong những cách chính mà robot và LiDAR có thể làm việc cùng nhau là dưới dạng robot bảo mật. Những robot này có thể được hướng dẫn di chuyển xung quanh các khu vực quan tâm, như chu vi của một tòa nhà, theo một quỹ đạo đã định. Một nhà điều hành có thể muốn bản địa hóa lại tuyến đường của robot sau một sự kiện, đó là nơi LiDAR phát huy tác dụng.

Trường hợp sử dụng: Hạm đội

LiDAR cũng có thể được sử dụng tuyệt vời trong các tình huống liên quan đến nhiều robot hoặc phương tiện thông minh hoạt động như một phần của một đơn vị hoặc hạm đội và chia sẻ cùng một không gian. Các phương tiện hoặc robot cần phải nhận thức được vị trí và hướng tương ứng của chúng để hoạt động an toàn cùng nhau. Một lần nữa, công nghệ LiDAR có thể hỗ trợ trong tình huống này.

Công nghiệp

Có thể cho rằng một trong những ứng dụng phổ biến nhất của công nghệ LiDAR là trong thế giới an toàn công nghiệp; Phần cứng và phần mềm LiDAR có thể được sử dụng để cải thiện sự an toàn trong không gian làm việc công nghiệp, cũng như nâng cao mức năng suất và hiệu quả cho các doanh nghiệp với sự trợ giúp của thông tin chi tiết 3D theo thời gian thực.

Với dữ liệu đáng tin cậy và tính chất thích ứng, công nghệ LiDAR có thể được sử dụng trong các thị trường công nghiệp để làm cho nhiều tình huống và địa điểm an toàn hơn cho người lao động hoạt động.

Theo một báo cáo được thực hiện bởi The Insight Partners, thị trường tự động hóa công nghiệp dự kiến sẽ đạt 238 tỷ đô la vào năm 2028, với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm trên 7%⁵.

Trường hợp sử dụng: An toàn công trường xây dựng

Các công trường xây dựng có thể là một trong những nơi nguy hiểm nhất. Một ứng dụng tuyệt vời cho LiDAR là giúp cải thiện các tiêu chuẩn an toàn trong và xung quanh các khu vực này. Phần mềm LiDAR có thể được sử dụng để theo dõi khoảng cách giữa công nhân của con người, máy móc lớn, xe cộ, v.v. và cảnh báo có thể được đưa ra nếu tình huống nguy hiểm phát sinh.

Trường hợp sử dụng: Hoạt động từ xa của thiết bị hạng nặng

Một trong những xu hướng phát triển thú vị nhất về ứng dụng và sử dụng LiDAR là cung cấp các con đường cho hoạt động từ xa của người thứ ba đối với các mặt hàng thiết bị và máy móc nặng trong các ngành công nghiệp như khai thác mỏ và xây dựng.

LiDAR, khi được trang bị phần mềm phù hợp, cung cấp khả năng độc đáo cho hoạt động từ xa theo quan điểm của người thứ 3, trong thời gian thực, cung cấp mức độ chính xác cao và giảm tỷ lệ tai nạn khi làm việc với máy hạng nặng.

Trường hợp sử dụng: Đo thể tích

Một ứng dụng công nghiệp khác của LiDAR là xác định khối lượng của các vật thể, chẳng hạn như xe tải, khi chúng đi qua giàn.

Trong ví dụ này, phần mềm LiDAR tăng cường có thể cho phép người dùng tận dụng công nghệ LiDAR để tự động phát hiện khối lượng tải của từng xe, tiết kiệm thời gian rất lớn và đơn giản hóa quy trình phức tạp trước đây.

Ánh xạ máy quét 3d laser –  lập bản đồ

Cuối cùng, ứng dụng cuối cùng trong số năm ứng dụng hàng đầu của LiDAR là lập bản đồ.

Lập bản đồ LiDAR có lẽ là ứng dụng lâu đời nhất của LiDAR, mặc dù vẫn là một lĩnh vực công nghệ đang phát triển nhanh chóng và có thể xem xét hàng ngàn trường hợp sử dụng tiềm năng và hiện tại khi sử dụng LiDAR để lập bản đồ trong các ngành công nghiệp như lâm nghiệp, nông nghiệp, quy hoạch thành phố, v.v.

Lập bản đồ LiDAR  liên quan đến việc sử dụng các hệ thống quét laser và các thuật toán SLAM tiên tiến để đo lường và lập bản đồ chính xác một không gian với tham chiếu địa lý chính xác, tạo thành một biểu diễn 3D chính xác của khu vực mục tiêu.

Bản đồ LiDAR độc đáo ở chỗ chúng cung cấp độ chính xác vị trí tuyệt đối và có thể lập bản đồ toàn bộ thành phố theo cách này. Dưới đây là một số trường hợp sử dụng ví dụ:

Trường hợp sử dụng: Lập bản đồ 3D mật độ cao

Nhờ công nghệ cao cấp của các thiết bị ALB hiện đại, bạn có thể tạo bản đồ 3D mật độ cao ngay lập tức.

Toàn bộ thành phố hoặc các phần đất có thể được lập bản đồ 3D với mức độ chính xác tuyệt vời và những bản đồ này có thể được sử dụng bởi bất kỳ ai từ các nhà quy hoạch thành phố đến các công ty lâm nghiệp. Để tham khảo, một trong những khách hàng của Outsight đã sử dụng tính năng lập bản đồ của phần mềm của chúng tôi để bản địa hóa tất cả các đèn đường từ một khu vực nhất định trong bản đồ.

Trường hợp sử dụng: Quản lý lâm nghiệp

Tiếp nối từ điểm trước, ngành lâm nghiệp là ngành có thể hưởng lợi rất nhiều từ các ứng dụng của công nghệ LiDAR.

LiDAR – máy quét 3d laser có thể tạo bản đồ 3D của rừng, điều này có thể rất quan trọng khi nói đến quản lý và phát triển rừng theo thời gian. Trong thực tế, nhờ phần mềm của Outsight, người vận hành mặt đất có thể dễ dàng tạo bản đồ rừng.

Trường hợp sử dụng: Tàu hỏa

Một ứng dụng khác của ánh xạ LiDAR là dành cho đường sắt và xe lửa. Các thiết bị phát hiện LiDAR tầm xa và tầm trung có thể được sử dụng để lập bản đồ không gian xung quanh đường ray xe lửa và thậm chí có thể thực hiện giám sát thảm thực vật dọc theo các tuyến đường sắt. Tất cả những điều này có thể được sử dụng để làm cho các chuyến tàu an toàn hơn, thông minh hơn và hiệu quả hơn.

LiDAR: Công nghệ với tiềm năng ứng dụng vô tận

Nhờ phần mềm LiDAR, giờ đây LiDAR có thể được áp dụng cho các trường hợp sử dụng gần như vô tận.

Từ việc làm cho môi trường công nghiệp an toàn hơn đến giúp quản lý rừng và mở đường cho tương lai của những chiếc xe tự trị, an toàn, không có giới hạn cho những gì có thể đạt được với công nghệ này.

Hầu hết mọi thứ di chuyển hoặc yêu cầu một số loại giám sát hoặc đo lường chuyển động đều có thể được cải thiện và tối ưu hóa với sự trợ giúp của LiDAR.