Como una docena de compa√Ī√≠as l√≠deres est√°n tratando de crear un LIDAR poderoso y econ√≥mico

Lidar es esencial para los robomobiles, y así es como funcionan algunos de los principales sensores




Lidar , o radar de luz, es una tecnología crítica para crear robomobiles. Los sensores proporcionan a la computadora una nube de puntos tridimensional que indica el espacio que rodea el automóvil, y su concepto ayudó a los equipos a ganar el DARPA Urban Challenge 2007. Desde entonces, los sistemas LIDAR se han convertido en el estándar para los robomobiles.

En los √ļltimos a√Īos, se han creado docenas de startups que trabajan con lidars y compiten con el l√≠der de la industria Velodyne. Todos ellos prometieron precios m√°s razonables y una mayor eficiencia en el trabajo. En 2018, la revista Ars ya hizo una selecci√≥n de las principales tendencias en la industria lidar, y describi√≥ por qu√© los expertos esperaban que aparecieran sistemas mejorados y menos costosos en los pr√≥ximos a√Īos. No hab√≠a detalles sobre las propias empresas en ese art√≠culo, principalmente porque guardaban informaci√≥n sobre su tecnolog√≠a en secreto.

Pero durante el a√Īo pasado recib√≠ un flujo continuo de publicidad proveniente de los desarrolladores de lidars, y convers√© con un gran n√ļmero de sus representantes. Ars est√° en contacto con los directores de al menos ocho de estas compa√Ī√≠as, as√≠ como con compa√Ī√≠as de an√°lisis de la industria o sus clientes. Toda esta comunicaci√≥n nos permiti√≥ formar una buena idea no solo sobre las tendencias en la industria LIDAR, sino tambi√©n sobre las tecnolog√≠as y las estrategias comerciales de las empresas individuales.

Hoy en d√≠a, hay tres diferencias principales entre los lidares. Despu√©s de describir estas caracter√≠sticas, ser√° m√°s f√°cil comprender la tecnolog√≠a de nueve compa√Ī√≠as l√≠deres de LIDAR.

Para no inflar el art√≠culo en vano, describimos compa√Ī√≠as independientes que se dedican principalmente a lidars. Por lo tanto, no describiremos nuestra propia tecnolog√≠a lidar de Waymo, nuevas empresas que trabajan con lidares que GM y Ford compraron para s√≠ mismos en 2017, o intentos de desarrollar lidares de compa√Ī√≠as m√°s grandes como Valeo (que hizo lidar para los modelos Audi 2018 y 2019 A7 y A8), Pioneer o Continental. Es dif√≠cil obtener los detalles de sus tecnolog√≠as de estas grandes empresas, pero incluso sin ellas hay algo que describir.

Tres factores principales que distinguen a los lidares entre sí


La idea básica del lidar es simple: el sensor emite rayos láser en diferentes direcciones y espera a que vuelvan sus reflejos. Se conoce la velocidad de la luz, y el tiempo de viaje de ida y vuelta da una estimación precisa de la distancia.

Aunque la idea básica es simple, los detalles complican las cosas muy rápidamente. Cada fabricante de LIDAR debe tomar tres decisiones básicas: cómo dirigir el láser en diferentes direcciones, cómo medir el tiempo de ida y vuelta y qué frecuencia utilizará la luz. Consideraremos cada uno de ellos a su vez.

Tecnología de control de haz


La mayor√≠a de los l√≠deres lidares utilizan uno de los cuatro m√©todos para dirigir los rayos l√°ser en diferentes direcciones (dos compa√Ī√≠as, Baraja y Cepton, informaron que utilizan otras tecnolog√≠as que no explicaron):

  • Lidar giratorio. Velodyne cre√≥ la industria lidar moderna en 2007 al introducir un lidar que albergaba 64 l√°seres verticalmente, y todo esto giraba a una velocidad de varias revoluciones por segundo. Los sensores de gama alta de Velodyne todav√≠a usan esta tecnolog√≠a, y al menos uno de sus competidores, Ouster, ha hecho lo mismo. Las ventajas de este enfoque son la cobertura de 360 ‚Äč‚Äčgrados, pero los cr√≠ticos plantean preguntas sobre si es posible hacer un lidar rotativo barato y confiable adecuado para el mercado masivo.
  • Un lidar de escaneo mec√°nico utiliza un espejo, redirigiendo un solo rayo l√°ser en diferentes direcciones. Algunas compa√Ī√≠as usan un enfoque llamado Sistema Microelectromec√°nico (MEMS) para controlar el espejo.
  • La antena de matriz en fase activa utiliza una serie de emisores que pueden cambiar la direcci√≥n del rayo l√°ser, ajustando la fase relativa de la se√Īal entre transmisores adyacentes. Describiremos esta tecnolog√≠a en detalle en la secci√≥n Quanergy.
  • Lidar basado en flash resalta toda el √°rea a la vez. Las tecnolog√≠as existentes utilizan un l√°ser de gran angular. La tecnolog√≠a tiene dificultades con grandes distancias, ya que solo una peque√Īa parte de la luz l√°ser llega a alg√ļn punto. Al menos una empresa, Ouster, planea crear un flash multi-l√°ser, en el que habr√° una serie de miles o millones de l√°seres dirigidos en diferentes direcciones.

Medida de distancia


Lidar mide el tiempo que tarda la luz en alcanzar un objeto y reflexionar sobre él. Hay tres formas fáciles de hacer esto:

  • Tiempo de viaje. El lidar env√≠a un impulso corto y mide cu√°nto tiempo pasar√° antes de arreglar el impulso de retorno.
  • Lidar continuo modulado en frecuencia (LRCH). Env√≠a un haz continuo de luz cuya frecuencia cambia constantemente con el tiempo. El rayo se divide en dos, y uno de ellos va al mundo exterior, y luego, al regresar, se combina con el otro. Dado que la frecuencia en la fuente del haz var√≠a continuamente, la diferencia en la trayectoria de los dos rayos se expresa en t√©rminos de la diferencia en sus frecuencias. El resultado es una imagen de interferencia, cuya frecuencia de latido es una funci√≥n del tiempo en tr√°nsito (y, en consecuencia, de la distancia). Este camino puede parecer innecesariamente complicado, pero tiene un par de ventajas. El NIDM LIDAR es resistente a la interferencia de otros lidares o del sol. LIDAR NICHM tambi√©n puede usar el desplazamiento Doppler para medir la velocidad de los objetos, y no solo la distancia a ellos.
  • La Lidar continua modulada en amplitud (NIAM) puede verse como un compromiso entre las dos opciones anteriores. Tal lidar, como un sensor simple que mide el tiempo de viaje, env√≠a una se√Īal y luego mide el tiempo que le tom√≥ reflexionar y regresar. Pero si los sistemas simples env√≠an un pulso, el lidar NIAM env√≠a un esquema complejo (una secuencia pseudoaleatoria de ceros digitales y unos). Los defensores del enfoque dicen que debido a esto, el lidar NIAM es m√°s resistente a la interferencia.

Longitud de onda l√°ser


Los lidares descritos en este artículo usan una de tres longitudes de onda: 850, 905 o 1550 nm.

Esta elecci√≥n es importante por dos razones. Uno de ellos es la seguridad ocular. El l√≠quido dentro del ojo es transparente a la luz con una longitud de onda de 850 y 905 nm, lo que permite que la luz llegue a la retina. Si el l√°ser es demasiado potente, puede causar da√Īos irreparables en el ojo.

Por otro lado, el ojo es opaco a la radiaci√≥n con una longitud de onda de 1550 nm, lo que permite que tales lidares trabajen a mayor potencia sin da√Īar la retina. El aumento de potencia le permite aumentar el alcance.

Entonces, ¬Ņpor qu√© no todos usan l√°seres con una longitud de onda de 1550 nm en lidares? Los detectores que funcionan a frecuencias de 850 y 905 nm se pueden crear sobre la base de tecnolog√≠as de silicio econ√≥micas y generalizadas. Para crear un lidar con una longitud de onda de 1550 nm, se requieren materiales ex√≥ticos y caros, como el arseniuro de galio e indio.

Aunque los l√°seres de 1550 nm pueden operar con mayor potencia sin causar una amenaza para los ojos, tales niveles de potencia pueden generar otros problemas. Este a√Īo, en el CES en Las Vegas, un hombre anunci√≥ que un potente l√°ser de 1550 nm en el lidar de AEye hab√≠a arruinado su c√°mara . Y, por supuesto, los l√°seres de mayor potencia consumen m√°s energ√≠a, lo que reduce el alcance y la eficiencia energ√©tica de la m√°quina.

Dado todo esto, echemos un vistazo a los diez principales desarrolladores de LIDAR.

Velodyne



Tres productos Velodyne: Alpha Puck, Velarray y Veladome

Control de haz : rotación.

Medición de distancia : tiempo de viaje.

Longitud de onda : 905 nm

Velodyne invent√≥ el lidar tridimensional moderno hace m√°s de diez a√Īos, y desde entonces ha dominado este mercado. Los lidares rotativos caracter√≠sticos de la compa√Ī√≠a a menudo se usan en veh√≠culos rob√≥ticos, y es probable que la compa√Ī√≠a siga siendo el l√≠der del mercado en 2019. Sin embargo, algunos observadores se preguntan si la compa√Ī√≠a podr√° mantener su posici√≥n de liderazgo en los a√Īos posteriores.

A fines de 2017, los lidares insignia de 64 l√°ser Velodyne se vendieron por $ 75,000 cada uno. Velodyne present√≥ un nuevo modelo con 128 l√°seres, que se rumorea que es a√ļn m√°s caro: $ 100,000.

Con respecto a estas cifras, el representante de Velodyne respondi√≥: ‚ÄúNo divulgamos el costo de producci√≥n, sin embargo, los precios anunciados son t√≠picos para productos individuales. En las compras de b√°sculas para autom√≥viles, los precios son significativamente m√°s bajos, y estamos suministrando activamente a los fabricantes de autom√≥viles productos a precios bajos ‚ÄĚ.

Velodyne tambi√©n vende lidars menos costosos, incluida una lavadora de 16 l√°ser, que el a√Īo pasado se vendi√≥ por $ 4,000. Velodyne tambi√©n vende un modelo s√≥lido, Velarray. Velodyne dice que es un sistema con una longitud de onda de 905 mm "con un m√©todo patentado de control de fricci√≥n ininterrumpida". Velodyne espera que a granel este modelo termine costando menos de $ 1,000. Sin embargo, estos lidares no dan un resultado de tan alta precisi√≥n como los modelos rotativos con l√°ser de 64 y 128.

Algunos críticos afirman que Velodyne tuvo dificultades en la fabricación y la calidad del producto.

"Los delicados sensores lidar m√≥viles, que son el medio de vida de la compa√Ī√≠a, han demostrado ser dif√≠ciles de producir de manera eficiente y con alta calidad, y pueden ser molestamente fr√°giles cuando se usan en autom√≥viles " , escribi√≥ recientemente el periodista Ed Niedermeier, citando fuentes en el sector de los autom√≥viles rob√≥ticos.

Un representante de la compa√Ī√≠a argument√≥ con tal retiro, argumentando que Velodyne "a lo largo de los a√Īos ha llevado a la perfecci√≥n la ciencia de fabricar estos sensores en grandes cantidades", y que "se ha demostrado que pueden soportar las duras condiciones del autom√≥vil".

Velodyne firm√≥ recientemente un acuerdo de licencia con Veoneer, una empresa conocida en la cadena de suministro de piezas de autom√≥viles. Veoneer tiene una amplia experiencia en la creaci√≥n de componentes que cumplen con los est√°ndares de calidad de las compa√Ī√≠as automotrices, y puede tener ideas sobre c√≥mo realizar cambios en el dise√Īo cl√°sico de Velodyne para mejorar la calidad y reducir el precio del producto. Sin embargo, deben actuar r√°pidamente, ya que varias otras compa√Ī√≠as ya han puesto sus ojos en el l√≠der.

Luminar




Control de haz : escaneo mec√°nico

Medición de distancia : tiempo de viaje.

Longitud de onda : 1550 nm

Muchos consideran que Luminar es uno de los principales rivales de Velodyne. La compa√Ī√≠a ha estado involucrada en este negocio desde 2012, y el a√Īo pasado comenz√≥ la producci√≥n de lidares en grandes cantidades. La compa√Ī√≠a afirma que la calidad de sus productos est√° al m√°s alto nivel.

En particular, esto se debe al hecho de que Luminar decidi√≥ usar l√°seres con una longitud de onda de 1550 nm. El uso de una longitud de onda segura para los ojos permite que Luminar gire la potencia del l√°ser, por lo que el lidar ve m√°s all√°. Pero los l√°seres de 1550 nm significan que Luminar tiene que usar arseniuro de galio-indio ex√≥tico para detectar pulsos de retorno. Deber√≠a ser costoso, pero Luminar el a√Īo pasado nos inform√≥ que el costo de los receptores en su tapa es de solo $ 3.

El a√Īo pasado, en respuesta a nuestras preguntas sobre Luminar, Marta Hall, presidenta de Velodyne, nos se√Īal√≥ un serio inconveniente de los lidares de Luminar: el alto consumo de energ√≠a. Esto es especialmente importante porque los lidares Luminar son sensores fijos con un campo de visi√≥n de 120 grados. Esto significa que para garantizar la visualizaci√≥n de todos los 360 grados, necesitar√° cuatro dispositivos de Luminar (teniendo en cuenta la imposici√≥n de sus campos de visi√≥n), en lugar de solo uno de Velodyne u Ouster. Sin embargo, luego, en una carta, un portavoz de Luminar respondi√≥ que la √ļltima versi√≥n de su lidar redujo significativamente el consumo de energ√≠a en comparaci√≥n con los modelos anteriores, y consume "aproximadamente un c√≠rculo de aproximadamente 50 vatios".

Luminar tampoco dice nada sobre los precios. En mayo pasado, el director de Luminar, Austin Russell, nos dijo que su lidar tendría que "bajar el precio a unos pocos miles de dólares" para competir en el mercado de consumo, y que este problema "no es un problema" para la empresa. Sin embargo, de esto se deduce que en ese momento el costo de los dispositivos era mucho mayor que varios miles.

Luminar est√° por delante de muchos fabricantes de lidar en entregas del mundo real desde que comenz√≥ la producci√≥n en masa hace m√°s de nueve meses. En los √ļltimos 18 meses, Luminar ha logrado asociarse con Toyota , Volkswagen y Volvo .

En una entrevista reciente, Russell se√Īal√≥ estos acuerdos, calific√°ndolos como la mayor ventaja competitiva de la compa√Ī√≠a. Me dijo que las compa√Ī√≠as m√°s grandes est√°n desarrollando lobulares basados ‚Äč‚Äčen Luminar de Luminar, y que les costar√° mucho cambiar a productos de la competencia en el futuro.

Aye




Control de haz : escaneo mec√°nico

Medición de distancia : tiempo de viaje.

Longitud de onda : 1550 nm

AEye tiene mucho en com√ļn con Luminar. Utiliza un espejo de escaneo mec√°nico para controlar los haces. Utiliza un l√°ser seguro para los ojos con una longitud de onda de 1550 nm, lo que le permite operar a altos niveles de energ√≠a. Como resultado, el AEye lidar tiene caracter√≠sticas de rango impresionantes. AEye dice que su lidar puede ver a distancias de hasta 1000 m, esto es mucho m√°s que los 200-300 m de los que se jactan los dispositivos m√°s caros.

En una entrevista en diciembre, el director de AEye, Lewis Dussan, promocion√≥ los impulsos de alta energ√≠a que pueden emitir los l√°seres de fibra lidar AEye. Dijo que muchos lidares de la competencia se basan en l√°seres de diodo, "limitados a 100-150 vatios. Los l√°seres de fibra pueden alcanzar hasta 100,000 vatios: un pulso muy corto, una gran cantidad de se√Īal ".

Gran energ√≠a le permite aumentar la distancia, pero tambi√©n tiene sus inconvenientes. Este a√Īo, en el CES en Las Vegas, una persona le dijo a la revista Ars que su costosa c√°mara se arruin√≥ cuando tom√≥ una foto del lidar de AEye. Los ojos est√°n llenos de un l√≠quido impermeable a las olas con una longitud de 1550 nm. Pero las c√°maras no lo son. Aparentemente, un potente l√°ser AEye golpe√≥ la fr√°gil matriz de la c√°mara.

En una declaraci√≥n a Ars, AEye describi√≥ el da√Īo de la c√°mara como un problema de toda la industria. Pero Angus Pakala, director del rival Ouster, argumenta con eso. √Čl escribi√≥: ‚ÄúNuestros sensores son seguros para los ojos y las c√°maras. Y el punto ". Luminar dijo que "realizamos pruebas exhaustivas con la misma c√°mara con las mismas lentes y la misma configuraci√≥n que el CES da√Īado, y no pudimos da√Īarlo" utilizando el luminar de Luminar.

La mayor√≠a de los lidares usan un esquema de escaneo fijo. Lidar AEye adopta un enfoque diferente, que la compa√Ī√≠a llama "escaneo m√≥vil". El esquema de exploraci√≥n AEye se puede programar y cambiar din√°micamente. Seg√ļn Dussanne, el circuito de exploraci√≥n m√≥vil funciona con la flexibilidad de un l√°ser de fibra. "De un disparo a otro, puedes controlar la energ√≠a de los pulsos", dijo a Ars. El software gestiona no solo cu√°ndo se realizar√° la pr√≥xima medici√≥n, sino tambi√©n cu√°nta energ√≠a se utilizar√° y, por lo tanto, cu√°nta distancia se medir√° la pr√≥xima vez.

Como resultado, cuando el LIDAR nota un objeto de largo alcance, puede aumentar la resolución de escaneo y el nivel de energía en esta parte de la imagen, y obtener más puntos de datos. El resultado puede ser un escaneo de alta resolución que ayudará a distinguir entre un peatón, una motocicleta o escombros voluminosos que quedan en la carretera.

Por otro lado, existe el peligro de una optimización excesiva. Si el LIDAR pasa mucho tiempo escaneando objetos ya reconocidos, existe el peligro de que quede muy poco tiempo en un escaneo sistemático, por lo que se saltará otros objetos.

Uster




Control de haz : rotación

Medición de distancia : tiempo de viaje.

Longitud de onda : 850 nm

A primera vista, el Ouster lidar se parece mucho a Velodyne. Estos son sistemas rotativos que miden el tiempo de los pulsos en tr√°nsito, y ambas compa√Ī√≠as venden dispositivos con 16, 64 y 128 l√°seres. Y esto no es una coincidencia: Ouster dise√Ī√≥ espec√≠ficamente el producto para que pudiera usarse para reemplazar los instrumentos Velodyne, ya que muchos clientes potenciales se acostumbraron a su factor de forma cl√°sico.

Pero si abre los dispositivos desde Ouster, resulta que en su interior se ven completamente diferentes. El dise√Īo cl√°sico de Velodyne, a juzgar por la patente, utiliza 64 l√°seres separados y 64 detectores separados. Sin embargo, Ouster descubri√≥ c√≥mo empacar 64 l√°seres en un chip, y su segundo chip contiene 64 sensores que reconocen la luz reflejada. Tal dise√Īo integrado puede reducir dr√°sticamente el costo y la complejidad de la producci√≥n de LIDAR.

El lidar Ouster m√°s dif√≠cil, que se enviar√° este a√Īo, es el OS-2, una unidad de 64 l√°ser por $ 24,000. Ouster dice que su rango es comparable a los lidars m√°s caros de Velodyne. Ouster tambi√©n vende lidars y con un rango m√°s peque√Īo por solo $ 3,500.

Ouster puede empujar 64 láseres en un chip usando un láser emisor de superficie de cavidad vertical (VCSEL), a diferencia de los diodos láser convencionales que emiten en un plano paralelo a la superficie. Como el VCSEL emite perpendicularmente a la superficie del sustrato, muchos láseres se pueden colocar en un chip semiconductor. La tecnología se ha utilizado durante mucho tiempo en aplicaciones de usuario, como ratones de computadora, pero siempre se ha considerado que no es lo suficientemente potente como para usarla en LIDAR. Ouster dice que descubrieron cómo crear un lidar de alto rendimiento con VCSEL.

Ouster utiliza otra tecnolog√≠a de semiconductores, los diodos en cascada de un solo fot√≥n (SPAD), para detectar la luz devuelta.Al igual que VCSEL, SPAD se puede fabricar utilizando t√©cnicas est√°ndar de fabricaci√≥n de chips de silicio, y muchos SPAD se pueden insertar en un solo chip. Gracias a esto, fue bastante f√°cil para Ouster cambiar de dispositivos de 64 l√°ser el a√Īo pasado a dispositivos de 128 l√°ser, cuyo anuncio tuvo lugar en enero, y las entregas comenzar√°n en el verano. La compa√Ī√≠a solo tuvo que reemplazar los chips con 64 l√°seres y 64 detectores en el modelo anterior con los nuevos 128 chips.

Y la actualizaci√≥n de 64 a 128 l√°seres es solo el comienzo, dice el director Angus Pakal. √Čl espera que en unos pocos a√Īos la compa√Ī√≠a introduzca lidares, que tendr√°n a su disposici√≥n miles, y posiblemente millones, de l√°seres VCSEL y detectores SPAD.

Hasta ahora, Ouster se ha centrado en crear conjuntos de l√°seres unidimensionales para usar en un sensor giratorio, similar a los dispositivos de Velodyne. Pero Pakala dice que la misma t√©cnica tambi√©n se puede utilizar para crear conjuntos bidimensionales de l√°seres y detectores, como la matriz de una c√°mara. Esto puede conducir a la creaci√≥n de una nueva clase de lidares basados ‚Äč‚Äčen destellos, donde cada "p√≠xel" servir√° su propio par de detectores l√°ser. Como resultado, el LIDAR tendr√° las ventajas de un destello, sin partes m√≥viles, la capacidad de percibir el "marco" de inmediato y en su totalidad, sin sacrificar el alcance de un LIDAR ordinario.

La esencia de la estrategia de Ouster es aprovechar la base de electrónica de consumo industrial, en la que los VCSEL ya se usan en ratones de computadora, para telémetros en cámaras de teléfonos inteligentes y en otras áreas. Pacala afirma que todavía hay margen de mejora en VCSEL en términos de parámetros tales como brillo, costo y eficiencia energética. Y todas las mejoras en la tecnología VCSEL (y SPAD) funcionarán automáticamente en manos de Ouster.

Blackmore




Control de haz : escaneo mec√°nico.

Medición de distancias : radiación continua con modulación de frecuencia.

Longitud de onda : 1550 nm

Al igual que Ouster, Blackmore espera aprovechar la amplia infraestructura de la industria de semiconductores. Sin embargo, está interesada en la industria de las comunicaciones ópticas, no en la electrónica de consumo.

A primera vista, los lidares y los dispositivos de comunicaci√≥n √≥ptica son diferentes entre s√≠, pero en realidad tienen m√°s en com√ļn de lo que uno podr√≠a imaginar. Env√≠an informaci√≥n codificada en la luz, capturan la luz m√°s tarde y extraen informaci√≥n de ella.

"La capa √≥ptica Blackmore se basa en componentes est√°ndar para comunicaciones de fibra √≥ptica", dice el sitio web.empresa "Utilizando d√©cadas de soluciones de fibra √≥ptica, estamos seguros de que nuestros dise√Īos son escalables y confiables".

En casi todos los demás aspectos, Blackmore Lidar es sorprendentemente muy diferente de los productos Ouster y Velodyne. En lugar de girar 360 grados, el lidar se fija con un campo de visión de 120 grados horizontalmente y 30 grados verticalmente. Utiliza radiación cw con modulación de frecuencia para medir distancias, lo que permite medir la velocidad de los objetos.

Blackmore introdujo un nuevo lidar interesante en el CES hace unas semanas . Su costo inicial es de $ 20,000 y tiene caracter√≠sticas impresionantes. La compa√Ī√≠a espera reducir gradualmente el costo de lidar con el tiempo.

Baraja




Control de haz : escaneo espectroscópico.

Medición de distancia : emisión continua con modulación de amplitud.

Longitud de onda : 1550 nm

Baraja, una de las startups m√°s inusuales de las que habl√© el a√Īo pasado, y una de las m√°s misteriosas.

La mayor√≠a de los lidares tienen un campo de visi√≥n de 120 grados o menos, lo que significa que deben comprar al menos cuatro para garantizar una cobertura total de 360 ‚Äč‚Äčgrados. Esto puede ser costoso y tambi√©n requiere la colocaci√≥n de dispositivos electr√≥nicos fr√°giles en los bordes de la m√°quina, donde es muy f√°cil da√Īarlos.

La idea de Baraja es mover toda la electr√≥nica fr√°gil al ba√ļl. El procesador de se√Īal ubicado all√≠ est√° conectado a trav√©s de fibra √≥ptica a cuatro cabezales sensores baratos y duraderos que se pueden colocar fuera de la m√°quina.

En una entrevista el verano pasado, el director de la compa√Ī√≠a, Federico Collarte, me dijo que los cuatro cabezales sensores ‚Äúconsisten esencialmente en vidrio de silicio. Son baratos, confiables y resisten bien los elementos. En caso de accidente, solo necesita reemplazar la cabeza del sensor ‚ÄĚ.

Idea atractiva El problema es que no puedo entender cómo funcionará, y no pude convencer a Collarthe para que me lo explique en detalle.

Baraja describe su lidar como un "lidar de escaneo espectroscópico", lo que significa que los rayos láser se controlan cambiando la frecuencia de la luz que pasa a través del prisma. Es fácil imaginar cómo se puede controlar tal haz en una dimensión, pero es difícil entender cómo lograr el control bidimensional ".

Cuando le pregunté a Collart sobre esto, dijo:" Para la segunda dimensión, utilizamos el mismo concepto de escaneo espectral. Y todavía tenemos un auxiliar sistema mecánico ".

Agregó que este sistema no incluye ni espejos ni láseres rotativos. Dijo que" usa la misma óptica prismática, todavía mantenemos este momento en secreto ".

Adem√°s, Baraja sigue siendo la √ļnica compa√Ī√≠a con la que hablamos que usa radiaci√≥n continua modulada en amplitud para medir distancias. Collarte nos dijo que una de las ventajas de este enfoque es que "para pulsos individuales, no se requieren altas energ√≠as". Algunos componentes √≥pticos pueden da√Īarse debido a subidas de tensi√≥n, y su ausencia les da a los ingenieros la flexibilidad de usar una gama m√°s amplia de opciones, lo que podr√≠a crear una tecnolog√≠a menos costosa y m√°s confiable.

Collarte dice que Baraja (como Blackmore) est√° tratando de "transferir componentes y tecnolog√≠a de las telecomunicaciones √≥pticas", donde las grandes econom√≠as de escala ayudan a mantener bajos los costos de los productos. Baraja parece estar en las primeras etapas de comercializaci√≥n, pero Collarte dice que la compa√Ī√≠a espera reducir su costo a "unos cientos" de d√≥lares en la producci√≥n de cientos de miles de dispositivos.

Quanergy




Control de haz : antena activa de matriz en fase.

Medición de distancia : tiempo de viaje.

Longitud de onda : 905 nm

Hace tres a√Īos, Quanergy tuvo un gran alboroto cuando anunci√≥ la creaci√≥n de un producto s√≥lido con un costo de menos de $ 250, que se puede lograr con la producci√≥n a gran escala. Pero los cr√≠ticos dicen que la compa√Ī√≠a no cumpli√≥ su promesa.

"Quanergy parece tener dificultades para hacer que los sensores funcionen a las distancias correctas", dijo Sam Abulsamid, analista de Navigant, en una entrevista.



Quanergy es una de las pocas compa√Ī√≠as que fabrican lidares que utilizan tecnolog√≠a de matriz en fase activa. Como se indica en la explicaci√≥npara el concepto de 2017:

La matriz en fases es una serie de transmisores que pueden cambiar la direcci√≥n del haz electromagn√©tico, ajustando la fase relativa de la se√Īal de un transmisor a otro.

Si todos los transmisores emiten sincr√≥nicamente ondas electromagn√©ticas, el haz se ir√° en l√≠nea recta, es decir, perpendicular a la matriz. Para desviar el haz hacia la izquierda, los transmisores cambian la fase de la se√Īal enviada por cada antena, y la se√Īal de los transmisores de la izquierda est√° detr√°s de la se√Īal de los transmisores de la derecha. Para desviar el haz hacia la derecha, la red realiza la acci√≥n opuesta, desplazando la fase de los elementos m√°s a la izquierda hacia adelante en relaci√≥n con la derecha.

Esta tecnolog√≠a se ha utilizado durante d√©cadas en radares, donde las antenas de radar sirven como transmisores. Las matrices √≥pticas en fase aplican el mismo principio a la luz, empacando una matriz de l√°seres en un chip bastante peque√Īo.

Si Quanergy lograra que esta tecnología funcionara bien, tendría muchas ventajas. Sin partes móviles, un dispositivo de estado sólido podría ser barato, confiable y versátil. El lidar de Quanergy, como el instrumento de AEye, es programable y cambia dinámicamente entre resolución y frecuencia de actualización.

Pero Quanergy no tiene mucho éxito en el mercado. En una entrevista en noviembre, el director Luay Eldad dijo que "estamos siguiendo los pasos correctos, estamos a tiempo". Pero hay razones para dudarlo. Por ejemplo, Angus Pakala fue cofundador de Quanergy antes de abandonar y fundar Ouster en 2015.

Abulsamide se√Īala el reciente inter√©s de Quanergy en el uso de lidares en la seguridad industrial: en esta √°rea de aplicaci√≥n, no se requieren distancias como los robomobiles. Eldada me dijo que Quanergy ahora tiene un lidar con gu√≠a mec√°nica m√°s t√≠pico dise√Īado para el mercado de la seguridad.

Cepton




Control de haz : tecnología patentada de micromovimiento.

Medición de distancia : tiempo de viaje.

Longitud de onda : 905 nm

Los robomóviles totalmente automáticos son el área de aplicación más exigente para los lidares, y hasta ahora he descrito principalmente productos dirigidos a este mercado. Pero Cepton es un ejemplo de un respetado fabricante de lidar, cuyo objetivo principal es utilizar su tecnología en sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS). Los sistemas ADAS actuales usan radar y cámaras para el control de carril y el control dinámico de crucero. Pero todos esperan que los fabricantes de automóviles vean lidares en los automóviles del futuro que pueden proporcionar sistemas ADAS más sofisticados.

El problema es que, como vimos, los mejores mentirosos cuestan decenas de miles de d√≥lares, y esta situaci√≥n puede no cambiar incluso cuando se producen a escala industrial. Por lo tanto, empresas como Cepton apuntan a la producci√≥n de lidares de mediano alcance que sean lo suficientemente accesibles para ser incluidos en los autom√≥viles que se producir√°n en unos a√Īos.

Y cuando le pregunté al Director de Cepton, June Pei, sobre la tapa de largo alcance requerida para los vehículos robóticos, repudió el mercado y dijo que no creía que los clientes comenzarían a solicitar tales dispositivos en grandes cantidades "en un futuro previsible".

En cambio, Cepton se centr√≥ en el mercado ADAS, donde ya est√° comenzando a hacer negocios en grandes vol√ļmenes de suministros. Cepton afirma que su ventaja competitiva es el precio.

"Somos la √ļnica compa√Ī√≠a capaz de vender lidars por menos de $ 1,000", dijo Pei. El verano pasado, Cepton anunci√≥ un acuerdo con Koito, una empresa japonesa y uno de los mayores proveedores mundiales de faros para autom√≥viles, mediante el cual incorporar√° su tecnolog√≠a lidar en el dise√Īo de los faros. Esto significa que si el fabricante de autom√≥viles decide que el lidar Cepton les conviene en todos los aspectos, podr√° agregar f√°cilmente esta oportunidad a sus autom√≥viles.

Pei me dijo que la tecnolog√≠a de micromovimiento que controla el haz es exclusiva de esta industria. Los MEMS tradicionales usan un peque√Īo espejo que se mueve mec√°nicamente para redirigir la luz. Pero Pei dice que Cepton usa "un dise√Īo √≥ptico muy patentado que elimina el espejo, pero a√ļn es capaz de producir una imagen de alta resoluci√≥n". Tambi√©n lo describi√≥ como "un peque√Īo sistema vibratorio que funciona seg√ļn el principio de un hablante", pero se neg√≥ a revelar los detalles.

Innoviz




Control de haz : escaneo mec√°nico.

Medición de distancia : tiempo de viaje.

Longitud de onda : 905 nm

Innoviz, como Cepton, se enfoca principalmente en transacciones de alto volumen con fabricantes de automóviles. Vende lidares de gama media asequibles adecuados para su uso en ADAS. Y muy exitoso.

En abril pasado, BMW anunci√≥ planes para instalar Innoviz Lidar en sus autom√≥viles en el a√Īo modelo 2021. Tambi√©n participa en esta asociaci√≥n Magna, un conocido proveedor que ayudar√° con la log√≠stica necesaria para instalar piezas terminadas en miles de autom√≥viles.

Los fabricantes de automóviles están experimentando con muchas tecnologías LIDAR, por lo que muchos de sus fabricantes pueden presumir de hacer tratos con los OEM. Pero el acuerdo de BMW distingue a Innoviz de otros competidores: BMW, aparentemente, se toma en serio la instalación de sus lidars en autos para la venta, y no solo la compra de estos dispositivos para la prueba de prototipos.

En la producci√≥n de autom√≥viles, el tiempo de desarrollo de nuevos productos es muy largo, por lo que Innoviz tendr√° algo que hacer en los pr√≥ximos a√Īos y, por supuesto, un acuerdo le permitir√° a Innoviz concluir nuevos acuerdos en el futuro. √Čl es optimista sobre este acuerdo. "

El acuerdo con BMW, aparentemente, se utilizar√° para implementar ADAS, pero Innoviz tiene ambiciones en el campo de los autom√≥viles robot. En su √ļltimo modelo, InnovizOne La compa√Ī√≠a cuenta con un alcance de hasta 200 metros con objetos con un 50% de reflectividad y un campo de visi√≥n de 120 grados.

Source: https://habr.com/ru/post/441706/


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