Livox 的 LiDAR 传感器具有高性能、高性价比、高可靠性以及已实现量产等优势，为行业应用带来全新解决方案。本案例中，我们利用售价 599 美元的 Livox Mid-40 来获取一个房间内的 3D 内部点云图像，以此来展示 LiDAR 传感器的功能特色。

 

如想了解 Livox Mid-40 基本参数信息，可查阅：https://www.livoxtech.com/mid-40-and-mid-100/specs. 

 

方案配置

 

本次 3D 扫描解决方案主要包括一个 Mid-40激光雷达、一个大疆 Manifold 2 开发平台和一个带编码器的 GM6020 电机，主要配件如图 1 所示。LiDAR 和电机安装在三脚架顶端，Mid-40 将绕 Z 轴旋转，扫描房间内不同区域，然后整合点云数据并生成整体 3D 图像。

 

图 1 Mid-40 和其他主要配件

 

为了使扫描仪更便携，我们使用了24 V电池和24 V-12 V降频转换器，为 Mid-40（12 V）、Manifold 2（24 V）和 GM6020（24 V）提供输入电压。此外，我们还将相关部件整合到一个盒子里，最大限度提升便携性（如图 2 所示）。

图 2 一体化方案将大部分部件整合在盒子内

 

 

通讯与数据整合

 

将 Mid-40 设为静态 IP 模式，并直接连接至 Manifold 2 的以太网接口，用于点云数据传输。Manifold 2 的 CAN 接口用于控制电机和读取角度信息。线缆连接如下图所示。

 

图 3 线缆连接示意图

 

GM6020 电机的角度分辨率为 360/8192 度，足以满足此次应用场景。为了在扫描期间保持恒定的旋转速度，我们使用 PID 控制器调节控制电压，并通过电机速度和编码器信息进行反馈。

 

角度数据通过 CAN 总线以 1 kHz 的频率传输到 Manifold 2。Mid-40 也支持以 1 kHz 的频率发送带有 100 个样本的点云数据包。因此，我们仅需将电机和数据包发送的角度数据关联在一起，即可完成整体点云数据集成。

 

由于编码器可提供绝对位置，角度信息应该在重复扫描时是一致的。因此，通电后，我们将电机调回零位，然后在该位置周围来回扫描以获得预定义的角度信息，同时集成获取的点云数据。

 

图 4 操作时电机旋转

 

 

扫描方式和结果

 

Livox LiDAR 传感器采用独特的非重复扫描方式，能有效提升视场覆盖率，满足多种应用需求，例如在固定环境中进行 3D 扫描。关于Mid-40的实测点云数据范例，可查阅 https://www.livoxtech.com/mid-40-and-mid-100/downloads.

 

当扫描积分时间为 0.1 秒时，Mid-40 的视场覆盖范围可媲美 32 线机械扫描的LiDAR 激光雷达。随着扫描时间增加，视场覆盖范围也会递增，积分时间达到 0.5 秒时，视场覆盖范围可媲美 64 线 LiDAR 激光雷达。

 

通过这套设备，我们花 30 秒即可完成房间扫描。扫描结果如图 5 所示。

 

 

图 5 扫描30 秒后获得的 3D 点云图像

 

 

在上图中可以看到，Mid-40 扫描了房间内大部分区域，并还原了大量细节。本次测试仍有许多优化空间，但结果证明，该解决方案的性能与多线机械扫描激光雷达不相上下，而性价比更高。

 

Livox 激光雷达性能强大、售价低且可靠性高，我们相信，在不久的将来一定可以应用于更广泛的领域。