Sensor láser de telemetría

Tecnología LIDAR:

Es un sensor basado en la tecnología LIDAR (de los términos "light" y "radar"). El sensor láser emite un rayo láser sobre el entorno, que rebota sobre los objetos de manera no especular para determinar la distancia a un objeto. El receptor (dentro del propio sensor) recibe el rayo devuelto, y mediante el tiempo de vuelo se calcula la distancia al objeto apuntado.Dada la gran velocidad de la luz, el rayo es devuelto en muy poco tiempo, lo que permite hacer un barrido 2D o 3D para obtener más datos del entorno.

Lidar_P1270901 LIDAR_equipped_mobile_robot

Fuente: WikiMedia Commons

Medición de Distancias:

El tiempo de vuelo o TOF es el tiempo que tarda el rayo desde que se emite hasta que se recibe. En este sentido, los sensores más habituales en robótica realizan un barrido 2D del entorno apuntando en diferentes direcciones gracias a un espejo giratorio que desvía la luz del láser:

SICK-TOF

laser_funcionamiento

La distancia por tanto es en realidad directamente proporcional al tiempo de vuelo:

, siendo la velocidad de la luz y el tiempo transcurrido en recibir el echo.

SICK-TOF-Image-time-interval

El sensor láser devuelve la distancia del objeto detectado con un cono 3D de muy poca abertura.

Cartacterísticas:

Por lo general, se trata de un sensor preciso, rápido y fiable. Estos sensores pueden detectar desde pocos milímetros hasta varios metros, con muy alta repetitividad, sin embargo no es apropiado para distancias sub-milimétricas dada la gran velocidad de la luz.

Los sensores de SICK y Hokuyo son los sensores láser más utilizados en robótica. A continuación se describen algunas de las características principales del sensor SICK LMS200:

  • Resolución Angular: 1º, 0.5º (con apertura de 180º) y 0.25º (con apertura de 100º).
  • Frecuencia: 75Hz (máximo) a 500Kbps.
  • Clase de láser: 1
  • Distancia máxima: 80m.
  • Barrido angular: 180º.
  • Resolución: 1cm y 5cm.

A continuación se muestra un breve estudio de la influencia del tiempo (repetitividad), material y color sobre las mediciones del sensor LMS200 sobre un objeto situado a 2m de distancia:

laser_repetitividad

laser_material

laser_color

Ejemplos:

A continuación se muestran algunos ejemplos de imágenes adquiridas con la tecnología LIDAR en 3D:

lidar_forest

laser3d_forest

A continuación se muestra un ejemplo de medición obtenido con un sensor láser de telemetría (2D) que ha sido girado para generar una imagen 3D:

rviz_laser_sm

Aquí podéis ver un vídeo con un láser 3D:

A continuación se muestra un ejemplo de medición de un sensor láser 2D:

laser_medicion_etsid

laser_medicion_etsid1

En este vídeo se puede apreciar un ejemplo de construcción de un mapa con  técnicas ScanMatching a partir de la información obtenida por un sensor láser (2D):

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