Датчик времени полета против LiDAR: основные различия и как выбрать в 2025 году

Датчик времени полета против LiDAR: основные различия и как выбрать в 2025 году

Времяпролетные датчики (ToF) и системы LiDAR - две наиболее широко используемые технологии измерения расстояния в робототехнике, автоматизации, интеллектуальных устройствах, промышленном мониторинге и автономной навигации. Хотя обе технологии основаны на принципах распространения света и измерения времени, их конструкция, рабочие характеристики и возможности применения существенно различаются.

По мере того как промышленность движется к полной автоматизации в 2025 году, понимание преимуществ и ограничений датчиков ToF и LiDAR становится критически важным для инженеров, системных интеграторов и разработчиков продуктов. В этой статье рассказывается о том, чем датчики времени полета отличаются от LiDAR, как работает каждая технология и, самое главное, как выбрать правильное решение для вашего приложения.

Что такое датчик времени полета?

Датчик времени полета измеряет расстояние, излучая свет (обычно инфракрасный или лазерный) и рассчитывая время, которое требуется отраженному свету, чтобы вернуться к приемнику. Это время прохождения - часто в наносекундах - преобразуется в точное измерение расстояния.

Существует два основных типа технологии ToF:

1. Прямое время полета (dToF) - Измеряет время напрямую с помощью быстрых фотоприемников, таких как SPAD или APD.

2. Косвенное время полета (iToF) - Измеряет фазовый сдвиг между излучаемым и принимаемым сигналами.

ToF-датчики широко используются в робототехнике, умном сельском хозяйстве, AGV, промышленной автоматизации, для определения глубины на смартфонах и измерения расстояний на малом и среднем расстоянии.

Ключевые характеристики ToF-датчиков:

• Компактный размер и низкое энергопотребление
• Как правило, малая или средняя дальность измерения (0,03 м-80 м в зависимости от конструкции)
• Высокая частота измерений
• Отлично подходит для встраиваемых систем, мобильных устройств и реагирования в режиме реального времени
• Часто предлагают такие интерфейсы, как UART, Modbus, RS485, RS232, USB.

Такие продукты, как Meskernel's ЛПНП-Т Точечный лазерный датчик расстояния Представляют собой последнее поколение промышленных ToF-модулей с высокой точностью, быстрой выборкой и хорошей адаптацией к окружающей среде.

Что такое LiDAR?

LiDAR (Light Detection and Ranging) - это более совершенная технология сканирования, которая излучает узкие лазерные импульсы и измеряет время возврата от нескольких точек в окружающей среде. Вместо того чтобы давать только одно значение расстояния, LiDAR создает подробные 2D или 3D карты облака точек.

LiDAR - ключевая технология зондирования, используемая в автономных транспортных средствах, мобильных роботах, беспилотниках, SLAM-навигации и крупномасштабном картографировании открытых пространств.

Основные характеристики LiDAR:

• Большая дальность обнаружения (от десятков до тысяч метров)
• Высокоточное многоточечное сканирование
• Возможность создания 2D или 3D карт окружения
• Более жесткие требования к обработке
• Более высокая стоимость по сравнению с модулями ToF

Системы LiDAR включают в себя механические LiDAR, твердотельные LiDAR, MEMS LiDAR и flash LiDAR.

Датчик времени полета в сравнении с LiDAR: основные различия

В следующих разделах приведены наиболее важные различия, которые инженеры оценивают при выборе между ToF и LiDAR.

Как выбрать правильную технологию в 2025 году

Вот рекомендации по применению:

При необходимости выберите датчик времени полета:

• Высокоточное одноточечное измерение
• Обнаружение на малой и средней дистанции
• Компактный размер для встраиваемых устройств
• Быстрый отбор проб для AGV, автоматизации или промышленного мониторинга
• Низкое энергопотребление и низкая стоимость

Примеры:

• Обнаружение объектов
• Позиционирование руки робота
• Определение расстояния до вилочного погрузчика
• Промышленная автоматизация дистанционная обратная связь
• Интеллектуальное измерение глубины в сельском хозяйстве

Meskernel's ЛПНП-Т и LDL-S Лазерные датчики расстояния ToF оптимизированы для таких сценариев.

Выбирайте LiDAR, если вам это необходимо:

• Экологическое картирование
• Многоточечное сканирование
• Автономная навигация транспортных средств
• SLAM или 3D-реконструкция
• Большая дальность обнаружения на открытом воздухе

Примеры:

• Навигация AMR
• Интеллектуальные дорожные системы
• Беспилотники и картографирование с помощью БПЛА
• Автономные автомобили и роботы

Заключение

Датчики времени полета и LiDAR играют важную роль в современной экосистеме автоматизации и робототехники. Точечные датчики отличаются компактными размерами, низким энергопотреблением, высокой точностью и экономичностью при использовании в одноточечных промышленных или роботизированных приложениях. LiDAR, с другой стороны, обеспечивает мощные возможности сканирования и картографирования, идеальные для навигации и восприятия окружающей среды.

Выбор подходящей технологии в 2025 году зависит от ваших конкретных потребностей - дальности, точности, FOV, плотности данных, требований к обработке и бюджета. Понимая различия, описанные в этой статье, инженеры и разработчики систем смогут принимать более взвешенные решения и выбирать наиболее подходящие сенсорные решения для своих интеллектуальных систем следующего поколения.