LADAR란?
2022년 API Metrology(Automated Precision Inc.)에서 개발한 LADAR(Laser Detection and Ranging) 기술은 정밀 측정 및 매핑 분야에서 상당한 도약을 나타냅니다. LADAR는 고급 레이저 센서를 활용하여 미크론 수준의 정확도로 거리를 측정하여 부품의 품질을 측정하는 데 사용할 수 있는 상세한 3D 포인트 클라우드를 생성합니다. 제조 공정 개선에서 항공 우주 산업 혁명 및 전반적인 허용 오차 개선에 이르기까지 LADAR의 응용 분야는 방대하고 다양합니다. 이 가이드는 LADAR의 본질을 탐구하고 그 작동, 응용 프로그램 및 LADAR가 우리의 기술 환경에 미치는 심오한 영향을 탐구합니다.
LADAR 기술의 진화
전 세계 산업이 프로세스와 제품을 자동화할 뿐만 아니라 자율적으로 만들기 위해 노력함에 따라 지난 20년 동안 감지 및 거리 측정 시스템의 사용이 폭발적으로 증가했습니다. 탐지 및 거리 측정 시스템은 제2차 세계 대전 중에 개발된 RADAR 시스템으로 거슬러 올라갑니다. RADAR는 Radio Detection and Ranging의 약자입니다. 광원을 중심으로 보다 현대적인 시스템이 개발되어 레이저 레이더, LIDAR(LIght Detection and Ranging) 및 LADAR(Laser Detection and Ranging) 시스템으로 이어졌습니다. 표면적으로 이러한 모든 시스템은 유사한 철학에 기반을 두고 있으며 기사는 종종 이를 그룹화하는 경향이 있습니다. 그러나 LIDAR, Laser Radar 및 LADAR는 실제로 적합한 응용 분야에 영향을 미치는 기술에서 몇 가지 매우 중요한 차이점을 가지고 있습니다. 그래서 우리는 이러한 용어에 대해 자세히 살펴보고 탐지 및 거리 측정 시스템이 어떻게 그리고 서로 어떻게 구별되는지 확인하고 싶었습니다.
LADAR 대 LIDAR
탐지 및 거리 측정 시스템은 모두 파장을 우주로 보내고 표면에서 튕겨 나오는 위치 정보를 사용하여 주변 지역의 지도를 만드는 것과 동일한 기술을 기반으로 하며, 이는 박쥐가 가시광선을 처리하지 않고 주변 영역을 “보는” 에코 위치를 사용하는 방법과 유사합니다. 레이더 시스템은 전파를 사용하여 주변 공간을 감지하므로 벽을 통과할 수 있다는 장점이 있지만 마이크로파 주파수가 길수록 해상도가 낮고 측정 속도가 느립니다.
LIDAR, Laser Radar 및 LADAR는 모두 빛 파장(사람의 눈에 보이는 것과 보이지 않는 것 모두)의 주파수를 사용하여 주변 영역을 매핑합니다. 광파는 전파보다 해상도가 높기 때문에 생성하는 맵에서 훨씬 더 높은 정확도를 허용합니다. 그러나 그들은 환경 물체와 기상 조건의 영향을 더 많이 받습니다. 이러한 기술은 레이저 트래킹과 유사한 원리로 작동하지만, 측정 시 위치 형상을 판독하기 위해 빔을 장치로 되돌려 놓는 타겟이 필요하지 않습니다.
LIDAR, Laser Radar 및 LADAR는 모두 동일한 원리를 기반으로 하지만 측정 방법과 적합한 응용 분야에는 몇 가지 매우 중요한 차이점이 있습니다.
LIDAR는 모든 광 기반 비접촉 계측 기기를 포괄하는 용어가 되었지만, 실제로 LIDAR 측정 장치는 넓은 영역의 대량 스캔을 처리하기 위해 개발되었습니다. 일반적으로 그리드 또는 원뿔 스타일로 여러 개의 레이저 빔을 보내고 일정한 움직임을 사용하여 응용 분야에 따라 10분의 1인치에서 1피트 이상에 이르는 정확도로 수백만 지점을 매우 빠르게 커버합니다. LIDAR 기술은 토지 측량 및 매핑, 건물 정보 모델링, 자율 주행 자동차의 안내 시스템에서 보편화되었습니다.
레이저 레이더 Vs. 9D LADAR
API가 LADAR 기술을 개발했을 때 I, J, K 및 RGB와 함께 X, Y 및 Z 차원을 캡처할 수 있기 때문에 제품 이름을 9D Ladar 로 지정하기로 결정했습니다. 반면에 Laser Radar는 비접촉 방식으로 Laser Tracker 측정을 보다 밀접하게 복제하도록 개발되었습니다. 레이저 레이더 장치는 일반적으로 단일 집중 레이저 빔을 보내 몇 미크론 이내의 정확도로 장치에서 몇 미터 이내의 기능을 측정합니다. 레이저 레이더 기술은 니어라인 검사를 위해 로봇에 장착할 수 있는 보다 자동화된 스캐닝 솔루션을 위해 전 세계 산업의 제조 환경에 통합되었습니다.
그러나 완전 인라인 측정을 포함한 제조 분야의 진정한 자동화 검사 솔루션의 경우 LIDAR는 정확도가 부족하고 레이저 레이더는 측정 속도와 효율성이 부족합니다. 그러나 LADAR는 이 두 기술의 결합으로 설계되었습니다. API의 새로운 Dynamic 9D LADAR와 같은 진정한 LADAR 시스템은 처프 간섭계 레이저를 사용하여 정확도를 희생하지 않고 더 넓은 부품 범위를 제공할 수 있습니다. LADAR 시스템은 모든 레이저 레이더 응용 분야에 사용할 수 있으며, 차체 또는 동체 조립에 대한 인라인 품질 검사를 수행하는 데 필요한 속도를 추가합니다.
요컨대, 탐지 및 거리 측정 시스템은 우주로 방출되는 다양한 파장 주파수를 사용하여 파동이 장애물에서 튕겨 나오는 데 걸리는 시간을 기반으로 영역을 매핑합니다. LIDAR, 레이저 레이더 및 LADAR 기술은 모두 광 주파수를 사용하여 이러한 종류의 측정을 수행합니다. 그러나 주요 기술은 동일하지만 실용적인 설계와 응용 프로그램은 매우 다른 용도로 이어졌습니다. LIDAR는 더 많은 그리드 또는 레이저 빔 원뿔을 사용하여 더 낮은 정확도로 더 먼 거리에서 적용 범위와 데이터 수집을 증가시킵니다. 레이저 레이더 시스템은 단일 집중 빔으로 정확도를 높이기 위해 LiDAR의 속도를 희생했습니다. 그러나 API의 Dynamic 9D LADAR와 같은 진정한 LADAR 시스템은 보다 효율적인 측정을 위해 이러한 속도와 정확도를 결합할 수 있습니다.
어떤 산업에서 LADAR 기술을 사용합니까?
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이 LADAR 비디오가 설명합니다.
아래 비디오는 제2차 세계 대전 레이더 기술에서 오늘날 사용되는 정교한 LiDAR, 레이저 레이더 및 레이더 시스템에 이르기까지 그 기원을 추적하여 탐지 및 거리 측정 시스템의 매혹적인 세계를 탐구합니다. 이러한 기술이 다양한 산업에서 자동화 및 자율성을 지원하기 위해 어떻게 발전해 왔는지에 대한 자세한 설명을 제공합니다. 이 비디오는 레이더, LiDAR, 레이저 레이더 및 Ladar의 차이점을 분석하고 토지 측량 및 자율 주행 자동차에서 제조 및 품질 검사에 이르기까지 고유한 응용 분야를 강조합니다. 작동 원리, 각 시스템의 장점과 한계, 기술 발전이 특정 산업 요구에 맞게 이러한 도구를 어떻게 조정했는지에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이 교육 과정은 현대 기술 환경에서 이러한 탐지 및 거리 측정 시스템이 수행하는 중요한 역할에 대한 명확한 이해를 제공합니다.
소스:
https://spie.org/samples/TT85.pdf
lidarnews.com/articles/whats-the-difference-between-laser-radar-and-lidar-technology
