Fabrika katlarından sipariş karşılama merkezlerinden dağıtım merkezlerine kadar otomasyon hızlanıyor. Robotlar, forkliftler ve mobil platformlar artık giderek daha dinamik hale gelen ortamlarda malzemeleri taşıyor, ürünleri inceliyor ve insan işçilerle koordinasyon sağlıyor.
Bu değişim, gelişmiş algılamaya yönelik talepte bir artış yarattı: makinelerin çevrelerini eğitimli bir insan operatörün doğruluğu, güvenilirliği ve bağlamsal farkındalığıyla algılamasına olanak tanıyan teknolojiler.
Küresel depo otomasyonu pazarının 2025'te yaklaşık 30 milyar dolardan 2030'a kadar 60 milyar doların üzerine çıkması ve robotiklerin çift haneli yıllık büyüme oranlarıyla başı çekmesi bekleniyor.{4} Sorun, günümüzün pek çok sensörünün-kamerasının, radarının ve geleneksel lidarının-endüstriyel özerkliğin karmaşıklığına veya ölçeğine ayak uyduramamasıdır.
Üretim ve lojistikte "her şeyin otonom olmasını" mümkün kılmak için algılama teknolojisinin daha küçük, daha yetenekli ve çok daha uygun maliyetli olması gerekiyor.
Neden algılama her zamankinden daha önemli?
Görüş sistemleri tekrarlanan görevlerin otomatikleştirilmesi için gerekli olmuştur ancak hassasiyet, hız ve çevresel değişkenliğin kesiştiği yerlerde sıklıkla başarısız olurlar.
Kameralar parlama, gölgeler ve{0}düşük ışık koşullarıyla mücadele ediyor.
Uçuş-zamanı- sensörleri (ToF) yararlı derinlik haritaları sunar ancak mesafe ve parlak ışık altında menzil hassasiyetini kaybeder.
Geleneksel lidarlar ancak hassasiyet açısından sınırlıdır, pahalıdır ve yüksek{0}}hacimli dağıtımlar için ölçeklendirilmesi zordur.
Endüstriyel otomasyon ortamları daha fazla karmaşıklık katmaktadır: parlak streç film, yansıtıcı metal paletler, toz ve titreşim, algılama performansını etkileyebilir. Yan yana çalışan robotlar, düzinelerce sensörün aynı anda çalıştığı durumlarda çapraz konuşma girişiminden de kaçınmalıdır.{1}}
Sonuç olarak, santimetrenin altındaki doğruluğu, kompakt entegrasyonu ve ışık veya çevresel gürültüye karşı bağışıklığı birleştiren-yeni bir 3D algılama sınıfına yönelik artan bir talep ortaya çıkıyor.
Otomasyonun geleceği, hassas olduğu kadar ölçeklenebilir algıya da bağlıdır. Çip-tabanlı FMCW lidar'ın laboratuvardan depoya geçiş yaptığı yer burasıdır.
FMCW Lidar: Mesafe ve hareketi birlikte ölçme
En umut verici buluşlardan biri, radarla aynı menzil ilkesini kullanan, ışığa uygulanan ve-daha{-büyüklükte daha yüksek çözünürlük sağlayan bir teknoloji olan frekans modülasyonlu sürekli dalga (FMCW) lidar'dır.
Lazer darbelerinin geri dönüş süresini ölçen geleneksel ToF Lidar'ın aksine, FMCW Lidar, frekansı sürekli olarak "cıvıldayan" sürekli bir ışın yayar. Yansıyan ışık geri döndüğünde, iletilen sinyalin bir kopyasıyla tutarlı bir şekilde karıştırılır. Ortaya çıkan vuruş frekansı hem nesneye olan mesafeyi hem de nesnenin bağıl hızını ortaya çıkarır.
Bu ikili ölçüm, endüstriyel otomasyon için birçok kritik avantajın kilidini açar:
Çoklu-kare hesaplamalarını ortadan kaldıran tek taramada aralık ve hız
Sistem parlaklığı değil frekansı algıladığından güneş ışığına ve ortam ışığına karşı bağışıklık
Yoğun çoklu-robot ortamlarında bile çapraz-konuşma özgürlüğü
Yüksek sinyal-gürültü- oranı, sis, toz veya parlamada doğruluğu korur
Pratik anlamda, FMCW lidar, ayrıntılı bir çok-boyutlu resim-derinlik, yansıtma ve hareket sunarak-makinelerin yalnızca nesnelerin nerede olduğunu değil, aynı zamanda nasıl hareket ettiklerini de görmesine olanak tanır.
Silikon fotoniği: Ölçeklenebilir lidarın anahtarı
FMCW üstün algılama fiziği sunarken, silikon fotonik ölçeklenebilirlik sağlar.
Işık emisyonunu, ışın yönlendirmeyi ve tutarlı algılamayı tek bir fotonik çip üzerine entegre eden silikon fotonik, büyük optiklere, karmaşık hizalamaya ve hareketli parçalara olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Süreçte, Lidar sensörlerinin levha ölçeğinde oluşturulmasına olanak tanıyan-datacom bileşenleri üretenle aynı türden- olgun yarı iletken dökümhaneleri kullanılıyor.
Sonuçlar şunları içerebilir:
Minyatürleştirme:Robot kollarına veya otonom mobil robotlara (AMR'ler) yerleştirilebilecek kadar küçük sensörler.
Güvenilirlik:Aşınacak veya sürüklenecek daha az hareketli parça.
Ekonomiklik:Yüksek hacimli üretim sayesinde üretim maliyetleri-büyük ölçüde düşer.
Tutarlılık:Fabrikada- kalibre edilmiş çipler, filolar arasında tek tip performans sağlar.
Voyant'ın entegre FMCW mimarisi, aynı kalıp üzerinde hem verici hem de alıcıyla "çip-üzerinde{-lidar" entegrasyonu sağlayarak bu eğilimin bir örneğini oluşturuyor. Bu tasarım, gelişmiş 3D algılamayı bir işlemci veya kamera sensörü kadar üretilebilir hale getirerek, silikon endüstrisinin üstel kapasitesinden yararlanarak ölçeklendirme kapsamına getiriyor.