Livoxは高性能、低コスト、高信頼性で大量生産に対応したLiDARセンサーを実現し、産業に新しいソリューションをもたらしました。私たちのLiDARセンサーの性能を紹介するためにLivox MID-40（77,490円）を使い、室内の3D点群画像を記録しました。
Livox MID-40の主な仕様はこちらからご覧いただけます。
https://www.livoxtech.com/jp/mid-40-and-mid-100/specs

 

設定

 

3Dスキャンソリューションは主にMID-40、DJI Manifold 2、そしてGM6020モーター（エンコーダー含む）から構成されます。主な構成機器は図1のとおりです。LiDARセンサーとモーターは三脚に固定され、MID-40はZ軸方向に回転し室内の部分部分をスキャンします。そして点群データは統合され、1つの3D画像となります。

 

図1 MID-40と他の主要構成機器

 

より持ち運びやすくするために、24Vバッテリーと24V to 12Vステップダウンコンバーターを使うことができます。MID-40の入力電圧は12V、DJI Manifold 2とGM6020の入力電圧は24Vです。最大限持ち運びしやすくするように、三脚に取り付けずに図2のようにほとんどの部品をボックスに収めたケースもあります。

 

図2 ほとんどの部品をボックスに収めた一体型ソリューション

 

 

通信とデータの統合

 

MID-40は固定IPモードに設定され、Manifold 2のイーサネットポートに直接接続し点群データが転送されます。Manifold 2のCANポートはモーターの制御と角度情報の識別のために使われます。図3はケーブルの接続を示します。

 

図3 ケーブル接続図

 

 

GM6020モーターの角度解像度は360/819度で、この用途では充分な解像度です。スキャン時に一定の回転速度を保つために、制御電圧にはモーター速度とエンコーダー情報をフィードバックに用いたPIDコントローラーが使われています。角度データはCANバスを通して1kHzの周波数でManifold 2に転送されます。MID-40もまた1kHzの周波数で100の標本を含む点群データを転送します。そしてモーターから送られた角度データと点群データを関連付け、点群データの統合を行います。

エンコーダーが絶対位置情報を提供するため、角度情報は繰り返される走査の間で一貫している必要があります。そのため、電源を入れたときにモーターをゼロ位置に戻してから、取得した点群データを統合しながら、この位置を中心に事前に決められた角度で前後走査します。

 

図4 動作中のスキャニング方法

 

 

スキャンパターンと結果

Livox LiDARセンサーは独自の非反復走査パターンを採用しています。これは広いFOVのカバーや3Dスキャニングの安定した環境を必要とする多くのアプリケーションに有効です。スキャンパターンの詳細情報についてはhttps://www.livoxtech.com/jp/mid-40-and-mid-100/downloads の「点群データ」をご覧ください。
スキャン時間が0.1秒の場合、MID-40のFOVカバー率は32ラインのメカニカルスキャンの

LiDARに相当します。そしてスキャン時間が長くなると、FOVカバー率は格段に向上します。スキャン時間が0.5秒の場合、カバー率の性能は64ラインのLiDARと同等です。

この設定では、室内を30秒間スキャンしました。その結果が図5になります。

 

 

図5 室内を30秒間スキャンした3D点群イメージ

 

 

上記のスキャン画像にあるように、MID-40は部屋のほとんどのエリアを豊富な情報でスキャンしています。これは単純なテストケースなので、さらに最適化できる場面はまだたくさんあります。にもかかわらず、結果は、このソリューションの性能がマルチラインのメカニカルスキャンLiDARと同等であり、そしてはるかに費用対効果が高いことを示しています。

高性能、低コスト、そして高い信頼性により、Livox LiDARは近い将来、非常に幅広いアプリケーションで使用されることを確信しています。