Gli scienziati hanno fatto importanti progressi nella tecnologia lidar, utilizzata per il tracciamento degli oggetti e la misurazione della distanza, in particolare per la guida autonoma. Tuttavia, la maggior parte dei sistemi lidar esistenti e in fase di sviluppo si basa su parti mobili, rendendoli ingombranti, costosi e inaffidabili. Per superare queste limitazioni, i ricercatori guidati da Susumu Noda dell’Università di Kyoto in Giappone hanno sviluppato una sorgente luminosa unica chiamata laser a cristallo fotonico a doppia modulazione (DM-PCSEL) per un nuovo sistema lidar 3D non meccanico.
Il sistema lidar è molto importante per la guida autonoma e altri sistemi che richiedono il tracciamento preciso degli oggetti e la misurazione della distanza. Il nuovo sistema lidar 3D non meccanico è stato progettato per misurare la distanza di oggetti scarsamente riflettenti e di tracciarne automaticamente il movimento, fornendo una soluzione più affidabile e sicura rispetto ai sistemi lidar esistenti.
Il sistema lidar 3D basato sulla sorgente luminosa DM-PCSEL è composto da una combinazione di scansione e illuminazione flash. La DM-PCSEL integra la scansione del raggio non meccanica e controllata elettronicamente con l’illuminazione flash utilizzata nel flash lidar per acquisire un’immagine 3D completa con un singolo lampo di luce. Questa sorgente luminosa è basata su chip e potrebbe eventualmente consentire lo sviluppo di un sistema lidar 3D interamente a stato solido su chip.
“Il nostro sistema lidar 3D basato su DM-PCSEL ci consente di misurare contemporaneamente oggetti altamente riflettenti e scarsamente riflettenti”, ha affermato Noda. “I laser, la fotocamera ToF e tutti i componenti associati necessari per il funzionamento del sistema sono stati assemblati in modo compatto, con conseguente ingombro totale del sistema inferiore a un biglietto da visita”.
Inoltre, il nuovo sistema offre una funzione di controllo multi-oggetto che consente di tracciare simultaneamente molteplici oggetti, rendendolo particolarmente utile per applicazioni come il movimento autonomo di robot e veicoli. Il sistema può monitorare oggetti scarsamente riflettenti, come le auto metalliche nere, che non possono essere facilmente rilevati da sistemi lidar esistenti. Incorporare questa tecnologia nelle auto renderebbe la guida autonoma più sicura.
I ricercatori hanno dimostrato il sistema utilizzandolo per misurare le distanze di oggetti scarsamente riflettenti posti su un tavolo in un laboratorio. Hanno anche dimostrato che il sistema può riconoscere e tracciare il movimento di questi oggetti. I ricercatori stanno ora esplorando il potenziale del sistema in applicazioni pratiche, come il movimento autonomo di robot e veicoli, e stanno studiando la possibilità di sostituire la fotocamera ToF con un array di fotodiodi a valanga a singolo fotone più otticamente sensibile per misurazioni a lunga distanza.
“Il sistema lidar 3D basato su DM-PCSEL è un grande passo avanti nella tecnologia lidar, poiché offre la capacità di misurare distanze di oggetti scarsamente riflettenti con un’illuminazione flash e una scansione controllata elettronicamente, senza parti mobili e lenti esterne”, ha affermato Noda.
La tecnologia lidar è ampiamente utilizzata nei veicoli autonomi per la navigazione, rilevamento degli ostacoli e riconoscimento degli oggetti. La sua applicazione si estende anche a una vasta gamma di settori, tra cui agricoltura, aerospaziale, difesa, costruzioni, sicurezza pubblica e topografia.
L’ultimo studio di Kyoto rappresenta un passo significativo verso la realizzazione di sistemi lidar 3D più compatti, economici ed efficienti, che potrebbero migliorare notevolmente la sicurezza e l’efficienza delle applicazioni di navigazione autonoma.
Altri team di ricerca stanno sviluppando tecnologie lidar innovative per migliorare la risoluzione e la precisione della mappatura 3D, ridurre la dimensione e i costi dei sistemi, e superare le sfide ambientali come le condizioni meteorologiche avverse e l’illuminazione notturna. La corsa verso il miglioramento delle tecnologie lidar rappresenta un’importante sfida e opportunità per l’innovazione e la competitività in diversi settori industriali e di ricerca.
