什么是工业激光雷达？

通过优化关键操作流程、通过自动化提高效率以及通过避免碰撞提高安全性，激光雷达技术正在迅速改变从材料处理到工厂、物流、港口、采矿和农业等众多行业。这就是我们所说的 工业激光雷达。工业自动化是目前激光雷达的最大增长领域之一，其中包括 ABI Research预计到 2030 年，智能空间、安防和工业垂直领域安装的激光雷达传感器总数将达到 1600 万个。

让我们先来了解一下这项技术的工作原理，然后再探讨它的一些应用。

工业激光雷达如何工作？

顾名思义，LiDAR（光探测与测距）相当于雷达技术中的光技术。激光雷达向目标（景观及其附近的物体）发射快速光脉冲，然后测量光脉冲返回所需的时间。根据这些数据，我们可以计算出距离。通过旋转单个激光器，我们可以创建二维点云数据。 使用多个激光器，则可以创建三维点云。例如，这种点云数据可用于创建地图，为自动驾驶汽车导航，但也可用于许多工业应用，我们将在下文讨论。但是，并非所有的激光雷达都是一样的；Quanergy 正在利用我们的新一代技术改变激光雷达在工业领域的应用。

如何在业务中使用激光雷达？

工业机器人解决方案

工业移动机器人在仓库中使用已有几十年的历史。它们最初是沿着地板上的电线移动，后来则使用贴纸。这需要大量时间来建立基础设施，而且没有灵活性。这是一条固定的路径，机器人总是沿着这条路径移动。15-20 年前，一些公司开始使用带有反射器的激光雷达，通过这些 "信标 "对机器人的位置进行三角测量。这使他们能够实时了解机器人的位置，但这种方法仍然需要大量的设置和校准工作。如今，二维激光雷达被用来根据自然特征绘制环境地图和位置图。这种软件被称为 同步定位与绘图（SLAM）它大大缩短了设置和调试时间，而且无需安装任何基础设施。 二维激光雷达所面临的挑战是机器人能否智能地了解周围环境--机器人知道自己在哪里，但不知道前面是一个箱子还是一个人。有了 Quanergy 的下一代激光雷达，机器人不仅可以进行自然特征导航，还能看到周围的潜在物体/危险，并对其进行分类，避开障碍物，选择更好的路径。三维感知还能进行悬崖探测，使机器人能够感知装卸码头的壁架，避免从边缘跌落。

此外，有了 3D 激光雷达，如果多个机器人在同一区域导航，它们可以做出更明智、更有效的决定，例如选择不同的路径，而不是停下来等待其他机器人通过，从而提高效率和安全性。三维激光雷达使每次都能准确识别和分类物体，并根据物体的特征做出智能决策成为可能。这种三维系统正变得越来越容易获得--它们不必占用过多的计算机资源，也不必花费巨额资金。

现在还可以在一小时内绘制出整个仓库的地图，并部署机器人，而无需花费数周或数月的时间来建立机器人基础设施。您的机器人可以立即知道自己的位置。机器人通过 SLAM 导航并绘制新环境的地图。想象一下，仓库里有一队这样的机器人；它们不断更新地图并共享它。这项技术非常有用，以至于 ABI Research预测，到 2030 年，支持 SLAM 的自主移动机器人装机量将超过 1500 万台。

工业仓库自动化解决方案：

无标签资产跟踪：仓库需要实时跟踪移动资产。一直以来，这都是通过各种不同的标签系统来实现的：例如条形码或 RFID、BLE、Wi-Fi 或 UWB（超宽带标签）。每种标签都有其局限性；最明显的一点是，你需要在每一个要跟踪的物体上都贴上标签，并维护所有的更换电池。此外，你还必须在大型仓库中安装许多读取器，以获得必要的覆盖范围。在仓库环境中，无线电标签的准确性也有问题，因为所有的钢制货架 

然而，我们的激光雷达能够在不使用标签的情况下对所有移动资产（人员、叉车、移动机器人等）进行高精度的实时跟踪。目前还没有其他技术能够做到这一点；Quanergy 创造了无标签资产跟踪™（TfAT）概念。

自动化存储与检索 (ASRS)：

仓库自动化技术的另一个方面是自动存储和检索系统（ASRS），它使用机器人从长排货架上拣选物品。计算机软件会告诉机器人去哪里取货。如果一切顺利，这是一个很好的系统。但是，如果机器人没有把托盘全部放回原处，或者一个盒子掉到了机器人前面，会发生什么情况呢？这是另一种情况，您可以使用激光雷达来检测这种情况，以避免对这些机器人造成任何损害。

拣垃圾：

分拣是激光雷达可提供帮助的另一个领域. 如果您去过大型仓库，就会看到工人手动拣选的货仓。他们使用带按钮的防空技术--工人按下按钮来验证他们是否从正确的货仓中提取了物品。建立这种系统既昂贵又耗时。Quanergy 的技术改进了这一系统 仓库自动化系统通过使用激光雷达扫描仪在每个货仓前方创建虚拟区域。有了这种易于设置的系统，如果工人从错误的料仓中拣选，警报就会响起。这不仅延长了拣选时间，提高了准确性，还增强了防空性能。

装卸码头： 

当配送中心有数百扇门时，出于各种原因，仓库工人需要知道卡车何时到达并准备好卷门。他们不希望叉车掉出来。他们尽可能不向外排放用于加热和冷却的环境空气。通常情况下，卡车司机要在卡车里坐上一段时间，然后才能徒步进去，告诉工作人员他们在哪个停靠区。 

如今，每扇门上都有传感器。他们必须为每扇门布线，而且传感器非常昂贵。现在，安装在大楼一侧的单个传感器就可以监控许多门，确认卡车何时到达，并通知工人卡车在哪里。这大大提高了配送中心的效率。  

防碰撞系统：

许多应用都需要对物体进行简单的区域存在检测，以避免碰撞。Quanergy 的 M1 边缘激光雷达 传感器能够直接在传感器上运行 QORTEX AWARE 软件，以创建区域，提供简单的数字输出。 M1 Edge 最多可输出 3 个数字 I/O 区域，或通过以太网输出 128 个区域。

托盘/包装箱尺寸： 

如今，工人们在制作和运输托盘时，仍然使用卷尺。这不仅费时，而且如果托盘尺寸不足，运输公司会收取高额罚款。为了防止出现这种情况，包装工人会在测量尺寸的基础上增加两英寸，以确保安全。这意味着他们要为多出的两英寸空间买单，而这两英寸空间实际上可能并不需要。但是，如果他们能对每个托盘进行虚拟扫描，不仅能节省时间，还能节省运费，因为他们能获得托盘的准确体积。目前，我们正在使用激光雷达进行试验。

利用激光雷达实现港口自动化：

从停靠的船上卸载散装原材料的工人需要手动检查产品，这不仅会危及他们的安全，还会降低工作效率。Quanergy 的激光雷达系统包括 360 度扫描范围、高分辨率的密集点云和 3D 物体可视化。这些功能使起重机能够检测到散装物料的体积及其位置，从而实现所有物料的虚拟三维呈现。 工人可以利用这些数据对作业区域进行清晰、准确的可视化显示，从而实现全自动装载/卸载和软着陆。所有这些都可以通过激光雷达快速完成，同时 提高工人的安全性。

工业激光雷达：用途广泛，价值不菲

工业自动化已成为当今竞争的必需品。它不仅能节省资金和时间，还能提高效率、准确性和安全性。从 SLAM 机器人导航到仓库自动化的其他各个方面，激光雷达都是一项用途广泛、价值不菲的技术。现在是时候考虑如何利用这项技术改进您的流程和底线了。