System LiDAR — podstawowe informacje i zastosowania przemysłowe

System LiDAR jest technologią, która odmienia sposób pozyskiwania i przetwarzania informacji w środowisku przemysłowym. Narzędzie stworzone z myślą o geolokalizacji i branży motoryzacyjnej, coraz częściej znajduje zastosowanie w magazynach i centrach dystrybucji ze względu na jego zdolność generowania bardzo dokładnych dwuwymiarowych i trójwymiarowych map.

W tym wpisie wyjaśniamy, czym jest system LiDAR, jak działa i jakie są jego główne zastosowania w obszarze logistyki i przemysłu.

Czym jest system LiDAR?

System LiDAR (ang. light detection and ranging) to technologia teledetekcji, służąca do wysoce dokładnego pomiaru odległości za pomocą impulsów laserowych. System LiDAR służy do skanowania powierzchni, wykrywania obiektów i generowania trójwymiarowego obrazu otoczenia. Znalazł zastosowanie w obszarze rolnictwa, motoryzacji, robotyki, a teraz także logistyki oraz intralogistyki.

LiDAR stanowi część szerszego wachlarza technologii percepcji przestrzennej, do których zaliczają się czujniki ultrasonograficzne, kamery wyposażone w nawigację SLAM (simultaneous localization and mapping) oraz systemy wizyjne. W porównaniu do systemów ultradźwiękowych, które wykorzystują fale akustyczne i mają ograniczony zasięg, LiDAR wyróżnia się wysoką rozdzielczością, szybkością i zdolnością pracy w słabo oświetlonych przestrzeniach lub niekorzystnych warunkach.

Dostępnych jest kilka rodzajów systemów LiDAR klasyfikowanych według metody skanowania, platformy czy wykorzystywanej technologii sensorowej. Każda konfiguracja odpowiada na konkretne potrzeby w zakresie zasięgu, precyzji, szybkości pozyskiwania danych i odporności na warunki środowiskowe.

Działanie czujnika LiDAR

Czujnik LiDAR emituje impulsy laserowe i mierzy czas, w jakim odbijają się od obiektu i powracają do urządzenia. W procesie stosuje się klasyczny wzór obliczania odległości za pomocą prędkości światła. Na podstawie takich danych jak prędkość, z jaką porusza się wiązka lasera (ok. 300 000 km/s) oraz czas pokonania dystansu w obie strony przez impuls, czujnik precyzyjnie oblicza odległość od danego obiektu.

Proces składa się z trzech głównych etapów:

1. Emisja impulsu laserowego. Czujniki LiDAR mogą emitować miliony impulsów na sekundę w określonym kierunku.
2. Odbicie impulsu. Impulsy odbijają się od powierzchni lub obiektów znajdujących się w otoczeniu, np. budynków, drzewa, pojazdów lub podłoża, po czym wracają do czujnika.
3. Odbiór i obliczanie. Czujnik rejestruje czas, który upłynął od momentu emisji każdego impulsu do jego powrotu. Za pomocą pozyskanych w ten sposób danych system oblicza odległość i tworzy dwuwymiarową oraz trójwymiarową chmurę punktów, która dokładnie obrazuje otoczenie.

Skanery LiDAR są montowane na mobilnych urządzeniach (pojazdach, dronach, robotach) lub na stałych pozycjach, obracają się lub skanują w wielu kierunkach, aby pozyskać trójwymiarowe dane przestrzenne.

Zastosowania systemu LiDAR

Technologia LiDAR stała się niezbędnym narzędziem w wielu sektorach dzięki zdolności generowania dokładnych map 2D i 3D w czasie rzeczywistym. Chociaż początkowo była wykorzystywana w takich obszarach jak topografia czy geologia, aktualnie znalazła zastosowanie również m.in. w logistyce, automatyce przemysłowej i mobilności.

• Nawigacja pojazdów autonomicznych. Wózki AGV (automatic guided vehicles) i AMR (autonomous mobile robots) wykorzystują czujniki LiDAR do wykrywania przeszkód, poruszania się po wyznaczonych trasach, dzięki czemu bezpiecznie przemieszczają się w obiektach logistycznych i fabrykach.
• Drony. Wyposażone w czujniki LiDAR drony dokonują inspekcji infrastruktury powietrznej, monitorują tereny rolnicze i z dużą dokładnością mapują tereny.
• Smartfony i tablety. Niektóre urządzenia przenośne są wyposażone czujniki LiDAR, aby udoskonalić rzeczywistość rozszerzoną (AR), skanować otoczenie i wykonywać szybkie pomiary 3D.
• Branża motoryzacyjna. Za pomocą systemu LiDAR pojazdy autonomiczne wykrywają pieszych, inne środki transportu i elementy otoczenia, poprawiając bezpieczeństwo i nawigację.
• Budownictwo i architektura. Czujniki LiDAR są instalowane na dronach, skanerach naziemnych czy urządzeniach przenośnych do skanowania budynków, generowania planów dwuwymiarowych lub trójwymiarowych oraz monitorowania postępu budowy.

Wszechstronność technologii LiDAR sprawia, że staje się kluczową technologią w zakresie cyfryzacji środowisk fizycznych, optymalizacji operacji i poprawy wydajności w coraz bardziej połączonych ze sobą sektorach.

System LiDAR w logistyce

W logistyce system LiDAR jest stosowany głównie w przypadku robotów AMR, AGV oraz systemów składowania do optymalizacji nawigacji, omijania przeszkód, automatyzacji kontroli zapasów i maksymalnego wykorzystania przestrzeni magazynowej.

Autonomiczne roboty mobilne (AMR) wyposażone w czujniki LiDAR mogą bezpiecznie przemieszczać się po magazynie, omijając przeszkody i dostosowując się do zmian w otoczeniu. Przykładowo, roboty AMR Mecaluxu wykorzystują technologię LiDAR, która gwarantuje dokładną, bezpieczną i wydajną nawigację, nawet w dynamicznych warunkach przy ciągłym ruchu ludzi i urządzeń. Ta technologia zazwyczaj łączona jest systemami nawigacji SLAM, dzięki czemu roboty mogą tworzyć mapy otoczenia i określać swoją lokalizację bez konieczności korzystania z zewnętrznej infrastruktury.  

Ponadto niektóre drony i roboty wykorzystują LiDAR do skanowania regałów i monitorowania stanu zapasów bez ingerencji człowieka, co ułatwia zarządzanie asortymentem.

Podsumowując, wdrożenie systemu LiDAR w środowiskach logistycznych zapewnia wiele korzyści, które poprawiają efektywność operacyjną i wspierają automatyzację procesów.

LiDAR — kluczowa technologia dla logistyki przyszłości

System LiDAR stał się kluczową technologią w zakresie automatyzacji magazynów i centrów logistycznych. Generowanie map, wykrywanie przeszkód i dostarczanie dokładnych danych w czasie rzeczywistym czyni je wydajnym narzędziem do poprawy wydajności, bezpieczeństwa i elastyczności operacji logistycznych. W branży, w której coraz większą rolę odgrywa technologia, LiDAR daje nowe możliwości modernizacji logistyki za pomocą inteligentnych, połączonych rozwiązań.