TOF LiDAR: Một thành phần cốt lõi của Robot kiểm tra

Bối cảnh dự án

Các nhà ga đường sắt cao tốc, là những trung tâm chính trong mạng lưới đường sắt cao tốc, xử lý hàng chục nghìn hành khách và hàng nghìn toa tàu mỗi ngày. Các nhà ga này cần phải thực hiện kiểm tra chi tiết trên hơn mười nghìn toa tàu mỗi ngày, đây chắc chắn là một nhiệm vụ khó khăn và tẻ nhạt. Do các yêu cầu đặc biệt của hoạt động tàu cao tốc, công tác kiểm tra thường được lên lịch vào sáng sớm để đảm bảo rằng tất cả các cuộc kiểm tra cần thiết đều được hoàn thành trước khi tàu bắt đầu hoạt động hàng ngày.

Tuy nhiên, lịch trình làm việc như vậy không chỉ gây áp lực lớn cho nhân viên kiểm tra mà còn có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng và hiệu quả của các cuộc kiểm tra. Ngoài ra, do hạn chế của các cuộc kiểm tra thủ công, một số mối nguy hiểm an toàn tiềm ẩn thường khó phát hiện kịp thời, có khả năng gây ra rủi ro cho hoạt động an toàn của tàu cao tốc.

TOF LiDAR: A Core Component of Inspection Robots

Ưu điểm của việc sử dụng Robot kiểm tra

Để giải quyết các vấn đề nêu trên, việc đưa robot kiểm tra vào sử dụng cho mục đích kiểm tra thông minh là hết sức cần thiết. So với kiểm tra thủ công truyền thống, robot kiểm tra có một số ưu điểm nổi bật sau:

• Tăng hiệu quả kiểm tra: Robot kiểm tra có thể hoạt động liên tục 24/7, không bị ảnh hưởng bởi thời gian và điều kiện thời tiết, giúp tăng cường đáng kể hiệu quả kiểm tra.

• Giảm chi phí lao động: Bằng cách đưa robot kiểm tra vào sử dụng, số lượng công nhân kiểm tra có thể giảm đáng kể, giúp giảm chi phí lao động.

• Nâng cao chất lượng kiểm tra: Được trang bị camera độ nét cao và nhiều cảm biến khác nhau, rô-bốt kiểm tra có thể thực hiện các cuộc kiểm tra toàn diện và chi tiết hơn ở các bộ phận khác nhau của tàu cao tốc, xác định các mối nguy hiểm tiềm ẩn về an toàn.

• Truyền dữ liệu thời gian thực: Robot kiểm tra có thể truyền dữ liệu kiểm tra thời gian thực đến hệ thống phụ trợ, giúp nhân viên dễ dàng phân tích và xử lý.

TOF LiDAR: Một thành phần cốt lõi của Robot kiểm tra

Để đảm bảo robot kiểm tra hoạt động ổn định trong môi trường phức tạp và năng động, việc lựa chọn công nghệ tránh chướng ngại vật là rất quan trọng. Dòng LD-05D và dòng LD-20D TOF LiDAR của DADISICK cung cấp khả năng tránh chướng ngại vật chính xác với độ chính xác phát hiện và khả năng chống nhiễu đặc biệt, đảm bảo rằng robot kiểm tra có thể thực hiện nhiệm vụ một cách an toàn và ổn định trong nhiều môi trường khác nhau.

Trong ứng dụng robot kiểm tra, radar laser DADISICK có thể thực hiện các chức năng sau:

• Tránh chướng ngại vật chính xác: Radar laser DADISICK có thể nhận biết môi trường xung quanh robot theo thời gian thực, bao gồm chướng ngại vật cố định và người đi bộ đang di chuyển. Bằng cách tính toán chính xác khoảng cách và tốc độ của các vật thể mục tiêu, robot có thể nhanh chóng đưa ra quyết định tránh chướng ngại vật, đảm bảo không xảy ra tai nạn va chạm trong quá trình kiểm tra.

• Truyền dữ liệu thời gian thực: Radar laser DADISICK cũng có thể truyền thông tin về môi trường và đối tượng mục tiêu đã thu thập được đến hệ thống phụ trợ của robot theo thời gian thực. Trong quá trình kiểm tra, robot có thể theo dõi và phân tích khoảng cách đến các chướng ngại vật xung quanh theo thời gian thực, tránh va chạm với chướng ngại vật hoặc người và cải thiện hơn nữa chất lượng và hiệu quả của công việc kiểm tra.

Dữ liệu kỹ thuật	LD-05D	LD-20D
Nguyên lý làm việc	2D TOF
Đầu ra IO	NPN hoặc PNP
Khu vực làm việc	0,05m ~ 5m	0,05m ~ 20m
Nguồn laser	905 nm (lớp I)
Góc khẩu độ	270°
Tần số quét	15Hz / 30Hz
Độ phân giải góc	0,1° / 0,3°
Chức năng tự học	Tự động quét môi trường và tạo ra các khu vực
Kết nối điện	Db15 Nam / Phân tán
Điện áp cung cấp	Điện áp một chiều 9V ~ 28V
Tiêu thụ điện năng	2 tuần
Chuyển đổi ổ đĩa	DC 30 V 50 mA tối đa.
Màu vỏ	Màu vàng
Xếp hạng bao vây	IP65
Cân nặng	150 g (không bao gồm cáp)
Kích thước (D × R × C)	50 × 50 × 76mm
Hình dạng vật thể có thể phát hiện	Gần như bất kỳ hình dạng nào
Lỗi đo lường	±30mm	±30mm
Số lượng bộ trường	16 trường, 3 trường bảo vệ đồng thời (mỗi trường được thiết lập)
Kiểu kết nối	Micro USB
Đầu vào	GND/NC × 4
Chuyển đổi đầu ra	NPN × 3, trạng thái hoạt động của thiết bị; PNP × 3, trạng thái hoạt động của thiết bị
Thời gian trễ	100 ms ~ 10.000 ms (có thể cấu hình), giá trị thông thường 330 ms
Thời gian phản hồi	15 Hz: 67 ms ~ 29.949 ms (có thể cấu hình), giá trị điển hình 134 ms; 30 Hz: 33 ms ~ 29.997 ms (có thể cấu hình), giá trị điển hình 66 ms
Chỉ báo trạng thái	Chỉ báo trạng thái × 1, chỉ báo nhóm khu vực × 3
Khả năng chống rung	10 - 55 Hz, biên độ 0,75 mm, ba trục XYZ, 2 giờ mỗi trục; 50 - 200 Hz, 196 m/s² (20G), tốc độ quét 2 phút/chu kỳ, XYZ ba trục, 2 giờ mỗi trục;
Nhiệt độ hoạt động xung quanh	-10℃ ~ +55℃
Nhiệt độ lưu trữ	-30℃ ~ +75℃
Miễn nhiễm ánh sáng xung quanh	＞15.000 lux

Công nghệ đo khoảng cách tốc độ cao thời gian bay xung (TOF)

LD-05D và LD-20D là hệ thống radar sử dụng công nghệ Time of Flight (TOF), với các thành phần cốt lõi bao gồm hệ thống quang học, cấu trúc cơ học, mạch điện tử và thuật toán phần mềm. Trong quá trình hoạt động, các radar này phát ra xung laser thông qua các laser tích hợp sẵn. Khi xung laser chiếu vào bề mặt của một vật thể, nó sẽ phản xạ trở lại và tín hiệu ánh sáng phản xạ sẽ được thu lại bởi một bộ thu. Sau đó, tín hiệu nhận được sẽ được xử lý bởi một mô-đun phân tích thời gian, mô-đun này sẽ đo chính xác sự khác biệt về thời gian giữa thời điểm phát ra tia laser và thời điểm thu được ánh sáng phản xạ. Sử dụng sự khác biệt về thời gian này và tốc độ ánh sáng đã biết, có thể tính toán được khoảng cách mà ánh sáng di chuyển trong không gian, từ đó ước tính được vị trí của vật thể mục tiêu. Quá trình này được minh họa trong sơ đồ:

Working principle of 2D TOF Safety Laser Scanner

Các kịch bản ứng dụng khác của LiDAR

Việc ứng dụng thành công robot kiểm tra tại các nhà ga đường sắt cao tốc chỉ là phần nổi của tảng băng chìm về việc sử dụng rộng rãi công nghệ LiDAR. Với những tiến bộ liên tục về công nghệ và sự mở rộng các kịch bản ứng dụng, LiDAR sẽ đóng vai trò quan trọng trong nhiều loại robot khác nhau.

Robot công nghiệp: Trong lĩnh vực công nghiệp, LiDAR có thể giúp robot đạt được chức năng nhận dạng, định vị và kẹp vật thể chính xác. Bằng cách quét và đo các vật thể trong môi trường làm việc, robot có thể xác định chính xác vị trí và hướng của vật thể, cho phép vận hành và xử lý chính xác.

Robot dịch vụ: Trong lĩnh vực dịch vụ, LiDAR có thể giúp robot đạt được chức năng điều hướng tự động, lập kế hoạch đường đi và tránh chướng ngại vật. Bằng cách cảm biến và hiểu môi trường xung quanh theo thời gian thực, robot dịch vụ có thể cung cấp cho người dùng trải nghiệm dịch vụ thông minh và thuận tiện hơn.