Tres formas de determinar la distancia con LiDAR
¿Lo sabías?
Hay tres formas diferentes de determinar distancias utilizando LiDAR.
Los sensores LiDAR se basan en el uso de uno o varios rayos láser para realizar mediciones de distancia. Son sensores activos que emiten radiación a una longitud de onda determinada y reciben la señal de retorno. Existen tres técnicas principales para determinar una medida de distancia a partir de la emisión y recepción de radiación láser: triangulación, tiempo de vuelo y desplazamiento de fase.
Sistemas de medición por triangulación
Se componen de un emisor láser y una cámara fijada entre ellos por un ángulo constante (figura 1). Se conocen la distancia y la orientación entre la cámara y el transmisor láser. El láser emite sobre el objeto objetivo un patrón, que se visualiza en la imagen de la cámara. Dependiendo de la distancia a la superficie, el punto aparece en una ubicación diferente en el campo de visión de la cámara. Mediante trigonometría, es posible determinar la distancia entre la fuente láser y el objeto objetivo. Esta técnica se utiliza principalmente en sistemas LiDAR portátiles que funcionan a distancias cortas.
En este tipo de sistema, el error de medición está directamente relacionado con la distancia al objeto medido. Por esta razón, se utiliza principalmente en un rango limitado de aplicaciones, a menudo inferior a 10 m. Cabe señalar que esta técnica puede alcanzar una precisión del orden de diez micrómetros.
Georg Wiora(Dr. Schorsch), Principio de un sensor de triangulación láser, 10 de abril de 2006
Sistemas de medición del tiempo de vuelo
La medición del tiempo de vuelo (ToF) corresponde al tiempo de recorrido de un impulso láser desde su emisión hasta la detección de la parte reflejada por un objetivo. Conociendo el índice de refracción del medio y utilizando la velocidad de la luz, es posible deducir la distancia de recorrido de la luz (figura 2).
La limitación del rendimiento de los sistemas láser ToF es la velocidad de adquisición. Estos sistemas necesitan recibir primero la señal de retorno antes de emitir otro pulso láser. Pero en función de las necesidades es posible aumentar la cadencia de los disparos láser (número de puntos) pero a costa de la distancia. Se utilizan para cálculos de distancias de largo alcance, como LiDAR espacial, aéreo o de automoción. Los sistemas LiDAR de YellowScan son uno de ellos.
RCraig09, Principios básicos de tiempo de vuelo aplicados a la telemetría láser, 1 de mayo de 2020
Sistemas de medición de desplazamiento de fase
En comparación con los sistemas ToF, los sistemas de cambio de fase requieren el uso de láseres continuos. Modulándolo (en amplitud de frecuencia), es posible entonces medir la diferencia de fase entre 2 haces. Los haces se separan a la salida del sistema LiDAR. Una va directamente al detector y la segunda va al objetivo y vuelve.
Estos sistemas de medición suelen tener una mayor velocidad de adquisición de datos, mejor resolución, menor ruido y mayor precisión que los sistemas de medición del tiempo de vuelo. El límite de estos sistemas depende del tipo de modulación utilizada (aperiódica o periódica). Esta tecnología se encuentra en sistemas de medio alcance como los escáneres LiDAR terrestres y de interiores.
N.B. Autora Léa Moussy – El contenido de este artículo está protegido por derechos de autor.
