Ultimate magazine theme for WordPress.

كانت تكلفة Lidar تبلغ 75000 دولار – وإليك الطريقة التي قدمتها Apple إلى iPhone

7

ads

تتشابه القصة مع ثنائيات فوتون واحدة. كما يوحي الاسم ، فهذه حساسة بدرجة كافية لاكتشاف فوتون واحد. تعني الحساسية العالية أنهم يعانون من الكثير من الضوضاء. نتيجة لذلك ، يتطلب الأمر معالجة معقدة لاحقة لاستخدامها في تطبيق مثل الليدار. ولكن إحدى الميزات الكبيرة لأجهزة SPAD هي أنها – مثل VCSELs – يمكن تصنيعها باستخدام تقنيات أشباه الموصلات التقليدية ، ويمكن تغليف الآلاف منها على شريحة واحدة.

يتيح الجمع بين VCSELs و SPADs تبسيطًا كبيرًا لتصميمات الليدار التقليدية. قام الليدار الأصلي ثلاثي الأبعاد من Velodyne بتركيب 64 ليزرًا معبأًا بشكل فردي في عمود على محور دوار. كل ليزر لديه كاشف مطابق. كان تعقيد هذا التصميم والحاجة إلى محاذاة كل ليزر بدقة مع كاشفه المقابل أحد الأسباب التي جعلت وحدات الليدار المبكرة من Velodyne باهظة الثمن.

في الآونة الأخيرة ، جرب عدد من الشركات استخدام المرايا الصغيرة “لتوجيه” شعاع الليزر في نمط المسح. يتطلب هذا التصميم ليزرًا واحدًا فقط بدلاً من 64. ولكنه لا يزال يتضمن جزءًا متحركًا واحدًا على الأقل.

على النقيض من ذلك ، تقوم Apple و Ouster و Ibeo ببناء مستشعرات ليدار بدون أجزاء متحركة على الإطلاق. مع وجود مئات أو آلاف أجهزة الليزر على شريحة ، يمكن لليدار القائم على VCSEL أن يحتوي على ليزر مخصص لكل نقطة في مجال رؤية الليدار. ونظرًا لأن كل هذه الليزرات تأتي مُعبأة مسبقًا على شريحة واحدة ، فإن التجميع أسهل بكثير من تصميم الغزل الكلاسيكي لفيلودين.

كان لدى أجهزة iPhone الحديثة بالفعل مستشعر ثلاثي الأبعاد آخر يسمى كاميرا TrueDepth التي مكنت ميزة FaceID من Apple. كما استخدمت أيضًا مجموعة من VCSELs التي ورد أن Lumentum قدمتها. تعمل تقنية TrueDepth من خلال إسقاط شبكة من أكثر من 30000 نقطة على وجه الشخص ثم تقدير الشكل ثلاثي الأبعاد لوجه المستخدم بناءً على الطريقة التي تم بها تشوه نمط الشبكة.

يقوم مستشعر الليدار في iPad بإنتاج نقاط ليزر أقل بكثير من كاميرا TrueDepth. أظهر فيديو iFixIt الذي تم إنشاؤه باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء أن الليدار يعرض شبكة من بضع مئات من وحدات البكسل فقط. ولكن بينما يحاول نمط TrueDepth تخمين الأعماق بناءً على شكل الضوء الذي يسقط على وجه الشخص ، يقيس مستشعر الليدار في iPad المسافات مباشرةً عن طريق قياس المدة التي يستغرقها الضوء للارتداد عن كائن والعودة إلى الكاميرا. من المحتمل أن تؤدي هذه العملية إلى دقة أفضل في قياسات العمق ونطاق أطول أيضًا.

يستخدم الليدار الأكثر قوة أيضًا VCSELs و SPADs

أوستر OS-1 (يسار) ومستشعرات ليدار OS-2.
تكبير / أوستر OS-1 (يسار) ومستشعرات ليدار OS-2.

أداء lidar من Apple متأخر كثيرًا عن أجهزة الاستشعار المتطورة التي تبيعها شركات الليدار المتخصصة. شركة Velodyne التي ابتكرت ليدار ثلاثي الأبعاد ، تروج لنطاق يصل إلى أكثر من 200 متر لأقوى ليدار لديها ، في حين أن مستشعر Apple لديه نطاق يبلغ حوالي خمسة أمتار.

تعتبر الليدارات الأخرى التي تعتمد على VCSEL أقوى بكثير من أجهزة Apple أيضًا. على سبيل المثال ، يتمتع أقوى ليدار قائم على VCSEL لأوستر بمدى يصل إلى حوالي 100 متر لاكتشاف الأشياء مع انعكاس بنسبة 10 بالمائة.

مستشعرات Ouster الحالية كلها وحدات غزل من طراز Velodyne. لديهم 16 إلى 128 VCSELs على التوالي على شريحة واحدة – يتم بعد ذلك تركيب هذه الشريحة عموديًا على محور دوار مثل وحدات Velodyne. سمحت بساطة تصميم الحالة الصلبة هذا لشركة Ouster بتقويض سعر Velodyne والظهور كواحد من أكبر منافسي Velodyne. لكن أجهزة الاستشعار الليدار هذه من Ouster لا تزال تكلف آلاف الدولارات – باهظة الثمن للغاية لاستخدامها في السيارات العادية ، ناهيك عن الهواتف الذكية.

في الأسبوع الماضي ، أعلن أوستر عن خطط لشحن ليدار صلب جديد بدون أجزاء متحركة. بدلاً من ترتيب 16 إلى 128 ليزرًا على التوالي كما هو الحال في ليدار Ouster الحالي ، ستحتوي وحدة Ouster الجديدة على أكثر من 20000 VCSELs مرتبة في شبكة ثنائية الأبعاد.

يتبع Ibeo استراتيجية مماثلة وقد يكون متقدمًا على Ouster. صمم Ibeo أول سيارة ليدار يتم شحنها على الإطلاق في سيارة ذات سوق كبير – Audi A8. كان هذا الليدار بدائيًا ، بأربعة خطوط فقط من الدقة الرأسية. لكن Ibeo الآن يطور نموذجًا جديدًا يسمى ibeoNext سيكون به شبكة ليزر بحجم 128 × 80 بكسل – أصغر قليلاً من مستشعر Ouster المخطط له ولكنه أكبر بكثير من عروض Ibeo السابقة. يقول Ibeo أن مستشعره سيكون له نطاق 150 مترًا للأجسام ذات انعكاس 10 بالمائة.

المنافس الأخير الجدير بالذكر هنا هو Sense Photonics ، والذي قمنا بتغطيته مرة أخرى في يناير. مثل الشركات الأخرى التي ناقشناها ، يستخدم Sense VCSELs و SPADs لليدار الخاص به. ومع ذلك ، تستخدم Sense تقنية تسمى طباعة النقل الدقيق لنشر أشعة الليزر الخاصة بها. هذا يسمح لليزر باستخدام المزيد من الطاقة دون التعرض لمشاكل الحرارة وسلامة العين. حتى الآن ، لم يكن ليدار Sense مدى بعيد ، لكن شونا ماكنتاير ، الرئيس التنفيذي لشركة Sense ، أخبرت Ars أن الشركة تهدف إلى نطاق 200 متر لجهاز استشعار قادم ستعلن عنه في أوائل عام 2021.

ليدار على وشك غزو سوق السيارات

صفقة IbeoNext.
تكبير / صفقة IbeoNext.

ابيو

تقوم كل من Ibeo و Sense و Ouster بطرح تصميمات جديدة منخفضة التكلفة لأنهم يتوقعون انفجارًا في الطلب من صناعة السيارات. يمكن لأجهزة استشعار Lidar أن تحسن بشكل كبير أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) في المركبات.

على سبيل المثال ، يرى الكثير من الناس أن تسلا تمتلك أحد أكثر أنظمة ADAS تقدمًا في الصناعة. لكن الشركة تواجه مشكلة مستمرة في اصطدام مركباتها بأجسام ثابتة – تؤدي أحيانًا إلى نتائج قاتلة. يعتبر Lidar أفضل من الكاميرات أو الرادار في اكتشاف الأجسام الثابتة ، لذا فإن إضافة الليدار إلى السيارات يمكن أن يمنع العديد من هذه الحوادث مع جعل أنظمة ADAS أكثر ملاءمة للسائقين.

حتى الآن ، كان يعتبر الليدار مكلفًا للغاية بالنسبة لسوق السيارات ، لكن ذلك بدأ يتغير ، حيث وعدت العديد من الشركات بأجهزة استشعار ليدار التي تكلف أقل من 1000 دولار في السنوات القليلة المقبلة.

تهدف Ouster إلى جعل مستشعر ES2 جاهزًا للإنتاج الشامل للسيارات في عام 2024. وتقول الشركة إنها ستكلف مبدئيًا 600 دولار في الحجم ، مع انخفاض السعر إلى 100 دولار في السنوات اللاحقة.

لم تعلن Ibeo عن سعر لـ IbeoNext ، لكن الشركة تقول إنها أبرمت بالفعل صفقة مع شركة Great Wall Motors ، إحدى كبرى شركات صناعة السيارات في الصين ، لبدء التصنيع الحجمي في عام 2022.

تندفع الشركات التي لا تمتلك تصميمات ليدار VCSEL إلى هذا السوق أيضًا. ومن أبرزها Luminar ، التي أعلنت عن صفقة مع فولفو في مايو. تهدف فولفو إلى توفير سيارات بها Luminar lidar في عام 2022.

هذه التصاميم لها نقاط قوة وضعف مختلفة. حتى الآن ، يتمتع ليدار Luminar بمدى أطول – يصل إلى 250 مترًا. هذا ممكن لأن Luminar يستخدم الليزر بطول موجة 1550 نانومتر – بعيدًا عن نطاق الضوء المرئي. السائل في العين البشرية معتم حتى 1550 نانومتر ، مما يعني أن ليدار Luminar يمكنه استخدام المزيد من طاقة الليزر دون التسبب في خطر على سلامة العين. يوفر Luminar’s lidar أيضًا مجال رؤية أوسع من Ouster.

ads

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.