8 toepassingen voor andere LiDAR-sensoren dan iPhones en iPads

De meeste mensen hebben enig begrip van hoe radarscanners werken. Deze sensoren, die al tientallen jaren in de navigatie worden gebruikt, sturen radiosignalen in elke richting en meten hoe lang het duurt voordat ze worden weerkaatst, waardoor objecten in de buurt kunnen worden gedetecteerd.

LiDAR staat voor "Light Detection And Ranging" en is vergelijkbaar met radar, maar gebruikt in plaats daarvan lasers. Dit soort sensor kreeg meer bekendheid bij klanten toen Apple het in hun apparaten begon op te nemen.

LiDAR-evolutie: van labs tot Apple-apparaten

LiDAR-sensoren werden al gebruikt lang voordat de producten van Apple ze bevatten. De technologie is gemaakt in de jaren zestig en was een van de eerste toepassingen voor laserstralen.

LiDAR en radar werken op dezelfde manier, maar de laatste is enigszins standaard en beter voor positionering, terwijl de eerste gedetailleerde 3D-beeldvorming mogelijk maakt. Aangezien lasers een hoge definitie behouden op grotere afstanden dan radar, kunnen ze ook worden gebruikt in combinatie met radiosignaalscanners voor meer diepgaande informatie.

Ten slotte worden LiDAR-sensoren van industriële kwaliteit, zoals die in de astronomie worden gebruikt, zo groot als een auto, maar degenen die bedoeld zijn voor kortere afstanden kunnen veel kleiner zijn. Daardoor lopen de mogelijke toepassingen sterk uiteen.

Grootschalige LiDAR-toepassingen

LiDAR werd decennia lang voornamelijk gebruikt voor grootschalige toepassingen zoals industrie, overheid en wetenschap.

1. Ruimteonderzoek

Sinds de uitvinding is LiDAR bedoeld voor 3D-mapping. Tijdens de Apollo 15-expeditie in 1971 gebruikten astronauten LiDAR-sensoren om het maanoppervlak in kaart te brengen.

Dezelfde technologie wordt tegenwoordig nog steeds gebruikt. De Ingenuity-helikopter die door NASA naar Mars is gestuurd, vertrouwt op LiDAR-scanners voor semi-autonome werking, vooral tijdens het opstijgen en landen. Aangezien het zeven minuten duurt voordat informatie van de aarde naar Mars reist en commando's worden teruggestuurd naar de rode planeet, moet de Ingenuity zelfstandig lanceren en aanmeren.

2. Diepzeestudies

LiDAR heeft ook meer terrestrische toepassingen. Wetenschappelijke schepen gebruiken bijvoorbeeld LiDAR-scanners in hun romp om 3D-versies van de zeebodem te maken.

Dit maakt een beter begrip van de oceaanbodem mogelijk en kan worden gebruikt voor het in kaart brengen van bergketens onder water en andere kenmerken van de zeebodem. Subaquatische voertuigen (al dan niet bemand) kunnen LiDAR gebruiken om hun omgeving nog gedetailleerder te scannen.

3. Ecologie

Over wetenschappelijk gebruik gesproken, LiDAR-sensoren kunnen ook worden gebruikt voor omgevingsmetingen. Een van de eerste toepassingen, in de jaren zestig, was het meten van natuurlijke wolken en vervuilingswolken in stedelijke ruimten.

Daarnaast worden LiDAR's ingebed in vliegtuigen of satellieten ook ingezet om luifels in kaart te brengen, waardoor toezicht op ontbossing mogelijk is. Herbebossing kan ook worden gemeten door de groei van bomen in een bepaald gebied gedurende een bepaald tijdsbestek te vergelijken.

4. Topografie en geologie

Voordat LiDAR-sensoren algemeen beschikbaar kwamen voor industrieel gebruik, werden hoogtekaarten gemaakt door gewone foto's en radargegevens te combineren. Een vliegtuig zou over het in kaart te brengen gebied vliegen, met een camera die vanuit de lucht foto's maakte en een radar die radiosignalen uitzond.

Dat vereiste een aanpak in twee stappen: de radarlogs moesten worden gesynchroniseerd met de tijdstempels van de foto's nadat het vliegtuig was geland, wat de taak tijdrovend maakte. Met behulp van LiDAR-scanners wordt de 3D-mapping on-the-fly gedaan (bedoelde woordspeling) en worden foto's gebruikt als extra detaillaag.

Omdat verschillende bodems de laser op verschillende manieren absorberen, kan deze benadering ook worden gebruikt om de grondsamenstelling te bestuderen. Voor geologen betekent dit dat weer een nieuwe stap in het onderzoek veel sneller gaat, aangezien de LiDAR-sensoren de studie ter plaatse gedeeltelijk doen.

5. Vervoer en verkeer

Ook het bedenken en bedienen van verkeerssystemen wordt eenvoudiger door het gebruik van LiDAR-sensoren. Interessant is dat LiDAR veel toepassingen heeft in transport, zoals het nauwkeurig meten van het aantal voertuigen dat een bepaald pad gebruikt, zodat er een betere planning voor die weg kan worden ontwikkeld.

Verkeersbewaking wordt ook gebruikt voor LiDAR-scanners. Vaste worden gebruikt voor real-time monitoring van de toestand van de weg, terwijl verplaatsbare kunnen worden geïnstalleerd als krachtige snelheidscontroles. Deze werken beter dan op radar gebaseerde vallen, omdat ze tijdens het scannen de kentekenplaat van het overtredende voertuig kunnen detecteren.

LiDAR-gebruik voor consumenten

Sinds Apple LiDAR opnam in hun iPad Pro-lijn van 2020, begonnen veel elektronica LiDAR te integreren. Hoewel tot nu toe geen enkel ander merk LiDAR in zijn telefoons of tablets gebruikt, geven Android-fabrikanten er de voorkeur aan Time-of-Flight (ToF)-sensoren— veel elektronica die we dagelijks gebruiken, heeft LiDAR.

1. Robotstofzuigers

Terwijl robotstofzuigers op instapniveau uitsluitend vertrouwen op nabijheidssensoren en het onthouden van afstanden om hun werk te doen, de beste robotstofzuigers heb veel andere technologie. LiDAR-sensoren zijn daar een van.

Voor dit type apparaat maakt LiDAR nauwkeurige omgevingskartering mogelijk. Met die informatie zal het niet proberen dat verloren LEGO-stuk van de grond te zuigen en kan het zich beter bewust zijn van kleine openingen tussen meubels voor een betere reiniging.

2. Zelfrijdende auto's

Naderingssensoren op voertuigen zijn niets nieuws: ze helpen ons al tientallen jaren kleine parkeersituaties te vermijden. Zelfrijdende auto's hebben echter geavanceerde technologie nodig om ernstige ongelukken te voorkomen.

Daarom is LiDAR een cruciaal onderdeel van beveiligingssystemen in de meeste autonome voertuigen. Het zorgt voor real-time gedetailleerde en uitgebreide informatie over de omgeving van de auto, inclusief gebouwen, andere voertuigen en, nog belangrijker, mensen.

Een opmerkelijke uitzondering is Tesla, dat LiDAR-sensoren op zijn prototypes gebruikt om zijn zelfrijdende systeem te verfijnen. De voertuigen die ze verkopen hebben alleen camera's om een ​​aanrijding te voorkomen. Echter, Tesla's Autopilot staat niet bekend om zijn voorbeeldige veiligheid.

3. Architectuur en interieurontwerp

Er zijn veel LiDAR-compatibele apps voor iPhone en iPad, waaronder enkele voor architectuur en decoratie. Maar professionals hebben mogelijk meer geavanceerde tools nodig voor de taak.

Met speciale LiDAR-sensoren kunnen architecten en interieurontwerpers nauwkeurige 3D-kaarten maken van binnen- en buitenruimtes. Daarmee besparen ze tijd bij metingen en kunnen ze beter oplossingen voor hun klanten ontwikkelen.

LiDAR-scanners voor architectuur kunnen ook worden geïntegreerd met 3D-modelleringssoftware die door professionals wordt gebruikt om gebouwen en meubels te maken. Door alle gegevens bij elkaar te hebben, kunnen ze ervoor zorgen dat een project er in het echt zo veel mogelijk uitziet als de digitale mockups.

LiDAR biedt veel meer dan alleen Apple

Apple verdient enige lof voor het ter beschikking stellen van technologie die net zo nuttig is als LiDAR aan zijn gebruikers. Maar de geschiedenis van LiDAR begon niet in Cupertino; daar zal het ook niet eindigen.

De meesten van ons vertrouwen dagelijks op LiDAR-sensoren - voor woon-werkverkeer, huisreiniging, zelfs voor het gebouw waarin we wonen - en weten het misschien niet eens. Nou, nu wel.