드론의 고도 유지 및 지형 추적 또는 기타 응용의 TOF 방식의 라이다 (Lidar) 개발 키트

by 운영자 posted Feb 16, 2017
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TOF 개발 키트

당사는 TOF (Time of Flight) 방식의 라이다 (Lidar)개발 키트를 제공하고 있습니다.

 

구매 연락처 : 010-4293-9577,   e-mail : nano@nano-i.com   (가격 : 320,000 원,  부가세 별도)

 

 

- 측정 거리 0.3 - 10 m ( 고객의 요청에 따라 100 m 도 가능, 별도 견적)

- 정확도 cm level ( 상대 오차 1% )

- 주파수 500 Hz

- 프로텍션 레벨 (Protection level)  IP63-IP65

- Anti-ambient light (반주변 조도 특성) : 주변 조도 100k Lux 미만

- 크기 51mm x 36mm x 48 mm

 

 

 

구매 시 제공 자료 : 드라이버, 데이터 디스플레이 프로그램, 데이터 시트, Pixhawk (드론용) 연결 및 Install 방법

 

 

 

 

 

아래 비디오는 본 제품에 대한 영상 (특히 드론에 적용) 자료입니다.

 

 

 

 

 

본 제품은 저가형 TOF (Time of Flight) 방식의 라이다 (Lidar) 개발 키트로, 광학, 전자, 디자인의 독특한 특성을 바탕으로 안정적이고 정확하며 고감도의 고속 거리 측정이 가능합니다. 감도가 우수하며, 안정적인 신호, 사각 영역이 적습니다. 여름 한낮 밖에서의 조도에서도 신호가 잘 수신됩니다. 응용 분야로는 드론(Drone)의 안정적인 고도 유지, 드론을 사용한 지상의 지형 추적, 기타 머신 컨트롤, 보안 센서, 거리 측정기 등입니다.

 

 

동작 원리

 

본 라이다 제품은 Time of Flight ( 비행 시간, ToF ) 방식으로 거리 측정을 합니다. Time of Flight ( 비행 시간, ToF ) 방식은 센서로부터 방출되는 변조된 근적외선 광은 물체 표면에서 반사될 때, 방출과 반사 사이의 시간차 또는 위상차를 계산함으로써, 센서와 물체로부터의 거리 뿐만 아니라 깊이 정보도 측정하는 방식입니다.

 

 

 

 

(1) 레이저 빔의 확산에 대한 설명입니다.

 

매우 가까운 거리 (<0.5m)에서, 레이저 빔의 직경은 렌즈의 구경 (Aperture) 크기와 비슷합니다. 0.5m보다 큰 거리의 경우 레이저 빔 직경은 다음 방정식을 사용하여 추정할 수 있습니다.

 
거리 / 20 = 그 거리에서의 레이저 빔 직경, 실 확산각 : 약 52 밀리 라디안 (약 3도).

 

 

(2) 거리, 표적(target) 크기, 애스펙트 (Aspect) 및 반사도가 회신되는 신호 강도와의 관계에 대한 설명입니다.

 

본 장치는 집속 된 IR 빔을 송신하며 그것은 표적으로부터 반사됩니다. 그 중 일부는 본 장치의 수신기로 되돌아갑니다. 디바이스와 표적 사이의 거리는 신호의 전송과 수신간의 시간 차이에 의해 결정됩니다. 반사된 신호의 유효 수신 정도는 다음 요소에 의하여 영향을 받지만 이에 국한되지는 않습니다 :

  • 표적의 거리 (Target distance)

    회신되는 신호 강도 ~ 1/2D,   D : 타겟 거리 (distance)
     

  • 표적 크기 (Target size)

    회신되는 신호 강도 ~ 1/4C,  C : 표적의 단면 크기 (cross section of a target)
     

  • 애스펙트 (Aspect)

     
    표적의 센서와의 방향은 관찰할 수 있는 단면에 영향을 미칩니다.

  • 반사율 (Reflectivity)

    표적 표면의 반사 특성은 회신되는 신호의 크기에 영향을 미칩니다.일반적으로 작은 표적을 탐지하는 것은 어렵습니다. 특히 멀리 떨어져 있고 반사가 약하며 애스펙트가 정상에서 벗어난 경우입니다. 그럼에도 불구하고, IR 반사물을 표적에 부착하거나, 표적의 크기를 확대하거나, 그것의 방향을 수정하거나, 센서와의 거리를 줄임으로써 수신되는 신호 강도를 향상시킬 수 있습니다. 
     

 

(3) 서로 다른 반사 특성을 갖는 표면과 어떻게 장치가 작동되는지에 대한 설명입니다.

 

일반적으로 물체 표면의 반사 특성은 확산(diffuse) 반사, 스페큘러(specular), 재귀 반사(retro-reflective)의 3 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

  • 확산 반사 표면

    종이, 무광택 벽 및 화강암과 같은 재질의 표면은 질감이 좋으므로 반사된 에너지가 균일하게 분산됩니다. 따라서 분산된 레이저의 반사 에너지는 상대 비율로 예측 가능합니다. 결과적으로 아주 잘 데이터를 읽을 수 있습니다.

 

     

 

  • 스페큘러 표면

    스페큘러 (거울같이 뻔적거리는) 표면의 경우 표면의 매끄러움과 관찰 각도에 따라 되돌아오는 반사광이 거의 없거나 전혀 반사되지 않습니다. 입사각이 90 도 (normal) 인 각도에서 측정하는 것을 제안하고 있습니다.
     

 

 

 

 

규격 (전기)

 

항 목

심 볼

규  격

단 위

공급 전압

DC

7.4-12(±5%)

V

전력 소비량

P

≤ 1

W

LED 피크 전류

Imax

200

mA

TTL

VTTL

0 ~ 3.3

V

 

 

규격 (광학)

 

항 목

심 볼

조건/코멘트

규 격

단 위

동작 범위

L

주변 조도100 Klux @90% 반사

30-1,000

cm

방사 반각

α

고객 요구 규격 가능

1

입사 반각

β

고객 요구 규격 가능

1

검출 크기

De

최소 검출 크기 @ 5m

4~6

cm

분해능

Re

측정 거리 분해능

0.5

cm

동작 온도

T

-

-10~60

피크 파장

λ

-

850

nm

     ** 테스트 조건 : 8시간 기준

                    

 

출력 데이터 및 프로토콜

 

프로토콜

UATR

보레잇 (Baud rate)

115,200

데이터 비트

8

체크섬 비트 (Checksum bit)

1

 

데이터는 "Dist"라고 불리는 거리 정보를 포함하여 프레임 당 9 바이트의 16 진수 형식으로 출력됩니다. 각각의 "Dist" 에는 Sequence라고하는 일련 번호 정보가 있습니다. 여기서 체크섬 비트 (Checksum bit) 는 프레임 종료 (frame end) 를 선언하는 비트 (bit)를 의미합니다.

 

 

노이즈 모델

 

강 도

보정 거리 표준 편차/cm

> 110

< 0.7

80 - 100

0.7 - 1.1

50 - 80

1.1 - 2

20 - 50

2 - 5

< 20

>5

 

 

 

 

리드선 정보

 

 

 

 

 

 

 


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