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MAGGIO 2019 AUTOMAZIONE OGGI 414 152 AO TUTORIAL Stefano Cazzani n sensore LiDAR è fondamentalmente un misuratore di distanza basato sul principio dell‘eco. Lo stesso principio utilizzato dai radar, ma nel caso del LiDAR si utilizza come stimolo la luce anziché un segnale radio. Poiché conosciamo la velocità di propagazione della luce, che è fissa (300.000 km/s), inviando un impulso lumi- noso da una sorgente verso un bersaglio riflettente possiamo cal- colare il tempo trascorso dal raggio luminoso nel tornare indietro verso il rilevatore di luce posto accanto alla sorgente luminosa emittente. Nel semplice esempio riportato nella figura 1, cronometrando il tempo richiesto dal raggio di luce a raggiungere il bersaglio e tor- nare indietro (60 ns), possiamo calcolare la distanza moltiplicando il ‘tempo di volo’ per la velocità della luce e dividendo per 2 (per- ché il raggio va e torna). In questo semplice esempio otteniamo una distanza di 9 m. Questo principio di misura viene solitamente indicato in questo settore come ‘Time of Flight’ (ToF) o tempo di volo. Nella pratica il tempo di volo può essere ottenuto inviando mediante un laser un segnale impulsivo, ma anche misurando la fase e la frequenza del segnale luminoso riflesso rispetto a un se- gnale di riferimento. Cambiando la direzione di emissione della luce si può misurare l‘ambiente circostante. Tramite un‘opportuna scansione del rag- gio emittente (tipicamente nelle tre dimensioni), si può ottenere una ‘nuvola’ di punti che rappresentano la distanza degli oggetti dal sensore LiDAR (figura 2). L‘immagine rappresentata dalla nu- vola dei punti può essere poi elaborata digitalmente per iden- tificare oggetti fissi o in movimento, o più semplicemente per ricostruire fedelmente le superfici dell‘ambiente circostante. Da tempo i sensori LiDAR vengono utilizzati per il telerilevamento e la ricostruzione di immagini 2D o 3D tramite strumenti che so- litamente vengono chiamati laser scanner o distanziometri laser. Più recentemente, i sensori LiDAR sono al centro dell’attenzione del settore automobilistico, come strumento ‘visivo’ per realizzare veicoli a guida autonoma. In questo contesto, i sistemi LiDAR sono utilizzati per individuare gli ostacoli, come altri veicoli o pedoni, o l’ambiente che circonda il veicolo. U L’acronimo LiDAR (Light Detection And Ranging) identifica la tecnologia per misurare la distanza da un oggetto illuminandolo con una luce laser. Scopriamo come funziona e quali sono le sue principali applicazioni Sensori LiDAR: misurare la distanza e riconoscere Foto tratta da www.pixabay.com Fig. 1 - Principio di misura della distanza basato sull’eco e il calcolo del ‘tempo di volo’ di un impulso luminoso riflesso dal bersaglio Fig. 2 - Nuvola di punti misurata tramite un sensore LiDAR che riproduce l’ambiente circostante in 3D