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MAGGIO 2019 AUTOMAZIONE OGGI 414 154 AO TUTORIAL quattro principali tecnologie a semiconduttore per realizzare rive- latori per sensori LiDAR: fotodiodi PIN, fotodiodi a valanga (APD), diodi a valanga a singolo fotone (Spad) e fotomoltiplicatori al sili- cio (SiPM). A seconda dell’applicazione, i rivelatori LiDAR vengono costruiti utilizzando un singolo elemento sensibile o una matrice di rivelatori che lavorano in modo coordinato, in modo analogo ai sensori ottici di una fotocamera. I fotomoltiplicatori SiPM sono realizzati solo con tecnologie silicio, mentre gli altri tipi di rivela- tori possono essere basati sul silicio (sensibile a lunghezze d’onda inferiori 1.000 nmd’onda) o su semiconduttori composti (sensibili anche lunghezze d’onda maggiori di 1.000 nm). Applicazioni dei sensori LiDAR Oltre che nel settore automobilistico, i sistemi LiDAR permettono di realizzare un’ampia gamma di applicazioni nel settore industriale, nell’agricoltura di precisione, nei trasporti, nella logistica e nel monitoraggio di grandi infrastrutture, solo per citarne alcune. Il concetto di guida autonoma, che oggi è al centro dell‘attenzione del settore automobilistico, viene ad esempio utilizzato anche all‘interno di ambienti produttivi o centri logistici, con la crescente presenza di veicoli a guida automatica di varie forme e dimensioni, dai carrelli automatici ai robot di trasporto. Soprattutto nel settore dei robot mobili, una maggiore autonomia può essere ottenuta dando una maggiore capacità di percezione visiva al robot mobile, per prevenire collisioni o situazioni di pericolo. In tali contesti, un sensore LiDAR si rivela molto efficace per catturare con estremo dettaglio in tempo reale la situazione dell’ambiente circostante. Lo strano caso dei droni Un settore applicativo in forte sviluppo per i sensori LiDAR è anche quello dei droni, che hanno reso possibile negli ultimi anni l‘adozione di tecniche di rilevamento innovative a un costo molto più basso rispetto al passato. L‘elevata risoluzione di acquisizione di un sensore LiDAR ben si abbina all‘estrema flessibilità operativa dei droni, che possono rapidamente esaminare aree caratteriz- zate dalla geometria complessa o con presenza di infrastrutture complesse e sottili, come linee elettriche, stazioni di conversione, impianti industriali e simili. Agganciando un sensore LiDAR a un drone (figura 8) si riescono a identificare con grande accuratezza anche particolari e dettagli altrimenti difficili da rilevare con altre tecniche di indagine (figura 9). Paradossalmente, il LiDAR può anche essere utile per rilevare i droni a scopi di protezione pre- ventiva. Uno dei temi di grande attualità è infatti la presenza di droni in aree non autorizzate. I sensori LiDAR hanno dimostrato un elevato potenziale per il rilevamento, la localizzazione e il trac- ciamento di oggetti a corto e medio raggio. In considerazione del crescente utilizzo dei sensori LiDAR sui veicoli futuri, potrebbe es- sere utile prenderli in considerazione per la protezione dai droni. In un interessante esperimento condotto dall’istituto di ricerca Fraunhofer IOSB, sono stati sviluppati algoritmi per il rilevamento e la localizzazione di piccoli droni tramite sensori LiDAR a scan- sione a 360°. Nella sperimentazione si è dimostrata la capacità di rilevare droni fino a 50 m di distanza utilizzando sensori LiDAR a scansione tramite una piattaforma di sensori mobili montata su un veicolo (figura 10). La distinzione tra droni e altri oggetti vo- lanti come gli uccelli è resa possibile analizzando la traiettoria del loro movimento. Insomma, le applicazioni dei sensori LiDAR non mancano e la notevole riduzione prevista del loro costo, trainata dall‘enorme crescita dei volumi di produzione per far fronte alle domanda del settore automobilistico, potrà aprire nuove strade alla loro diffusione nel settore dell‘automazione. • Fig. 7 - Sensori LiDAR per applicazioni automobilistiche di Velodyne Fig. 8 - Drone equipaggiato con sensore LiDAR per effettuare attività di telerilevamento di precisione Fig. 9 - Esempio di ispezione del territorio attraversato da una linea elettrica mediante drone equipaggiato con sensore LiDAR Fig. 10 - Sperimentazione del rilevamento automatico della presenza di droni tramite sensore LiDAR montato a bordo di un veicolo