隨著汽車自動駕駛賽道的火熱，面陣固態(tài)激光雷達行業(yè)駛?cè)敫咚侔l(fā)展的快通道，整個產(chǎn)業(yè)都在等待著大的爆發(fā)。但事實上，當資本尚未涌入自動駕駛領域時，面陣固態(tài)激光雷達就已經(jīng)在工業(yè)場景中被廣泛運用，在多個領域中發(fā)揮著越來越重要的作用。

激光雷達的前世今生

      激光雷達通常由激光發(fā)射、激光接收、光束操縱和信息處理四大系統(tǒng)組成，其工作原理是向目標探測物發(fā)送探測信號（激光束），然后利用回波成像來構(gòu)顯被探測物體，從而對目標進行探測、跟蹤和識別，具有探測精度高、探測范圍廣及穩(wěn)定性強等優(yōu)點。

      隨著科技的不斷發(fā)展，激光雷達在實際運用過程中逐漸衍生出多個種類。

      按功能分類，有激光測距雷達、激光測速雷達、激光成像雷達、大氣探測雷達、跟蹤雷達；按工作介質(zhì)分類，有固體激光雷達、氣體激光雷達、半導體激光雷達；按線數(shù)分類，有單線激光雷達、多線激光雷達；按結(jié)構(gòu)分類，有機械式激光雷達、混合面陣固態(tài)激光雷達和面陣固態(tài)激光雷達等。不同種類的激光雷達各有優(yōu)劣，可以根據(jù)不同的應用場景，選擇合適的激光雷達產(chǎn)品。

      由于激光雷達的特性，其應用范圍十分廣泛。激光雷達最初發(fā)明于上世紀60年代，早期主要用于太空探測、氣象監(jiān)測、地形勘測、軍事測距、武器制導等工程領域。隨著技術的進步和社會環(huán)境的變化，激光雷達在工業(yè)自動化、無人駕駛、智能交通、機器人、消費電子、物流運輸、安防監(jiān)控、地圖測繪等領域也嶄露頭角，逐漸成為不可缺少的系統(tǒng)。

海伯森HYPERSEN面陣固態(tài)激光雷達系列

      作為一家深耕高端光學力學傳感器領域的國家高新技術企業(yè)，海伯森技術專注于研發(fā)和制造高性能、高可靠性的傳感器產(chǎn)品，致力于填補國內(nèi)高端智能傳感器領域創(chuàng)新制造的空白。

      海伯森 HPS-3D系列是海伯森技術HYPERSEN創(chuàng)新研發(fā)的面陣固態(tài)激光雷達，它是基于ToF原理的高性能多線激光測距雷達，包括HYPERSEN HPS-3D160Pro和HYPERSEN HPS-3D640兩款型號，適用于多種復雜的工業(yè)場景。

      ToF，即Time of Flight的縮寫，直譯為飛行時間。ToF原理，就是利用激光器向目標連續(xù)發(fā)射激光脈沖，并由計時器記錄下發(fā)射的時間，然后傳感器接收從物體返回的光，并由計時器記錄下接收的時間。兩個時間相減即得到了光的“飛行時間”，而光速是一定的，因此在已知速度和時間后很容易就可以計算出距離。

      與現(xiàn)有的三維測量方法相比，ToF具有探測距離遠、設備易于小型化、動態(tài)表現(xiàn)好等多種技術優(yōu)勢。而海伯森 HPS-3D系列面陣固態(tài)激光雷達，更是在ToF原理上，針對產(chǎn)品做出了深度的優(yōu)化改良，以實現(xiàn)更出色的產(chǎn)品性能。

      更強光源 海伯森 HPS-3D系列面陣固態(tài)激光雷達配備優(yōu)化的照明系統(tǒng)和低失真紅外光學鏡頭，對90%反光的白色目標可測距離可達8米。海伯森HPS-3D系列面陣固態(tài)激光雷達還集成了高功率850nm紅外VCSEL發(fā)射器和高光敏元件，在核心元器件上加強產(chǎn)品的測量效率。數(shù)據(jù)顯示，HPS-3D系列產(chǎn)品強光性能高達80000Lux，能夠有效降低環(huán)境光的影響，不論是夜景還強光環(huán)境下，都能實現(xiàn)可靠的測量結(jié)果。

      更大的視場角和更高分辨率 海伯森 HPS-3D160Pro可實現(xiàn)76°*32°的超大視場角，分辨率達160*60，每幀可輸出9600個點的距離數(shù)據(jù)；而海伯森 HPS-3D640的性能則更加強悍，可實現(xiàn)68°*55°的超大視場角，分辨率達640*480，每幀可輸出 307200個點的距離數(shù)據(jù)，最小分辨率僅為1cm，測量更精確！

      軟硬件雙優(yōu)化 為了確保海伯森 HPS-3D系列面陣固態(tài)激光雷達的高可靠性，海伯森技術還進行了軟硬件雙層面的優(yōu)化。軟件上，海伯森HPS-3D系列產(chǎn)品嵌入了高性能處理器，具有先進的數(shù)據(jù)處理，濾波和補償算法，確保穩(wěn)定測量的同時數(shù)據(jù)輸出，通過一次拍攝即可生成3D點云數(shù)據(jù)并通過高速通訊接口進行實時傳輸。硬件上，全固態(tài)式結(jié)構(gòu)，工業(yè)級IP67防護設計，航空鋁外殼。產(chǎn)品應用可在-10℃~55℃溫度范圍內(nèi)正常工作，安全防護性能得到了充分的保障。在注重性能的同時還保持著低功耗的顯著優(yōu)勢，僅為5~8W。配合小巧的體積，易于集成，可靈活部署在各類場景中，使產(chǎn)品適用于更多復雜的環(huán)境。

多場景應用實踐

      性能再好的產(chǎn)品，終究還是要看實際應用情況中的落地表現(xiàn)。海伯森技術HPS-3D系列面陣固態(tài)激光雷達內(nèi)置抗干擾算法，支持多機協(xié)同工作，可輸出點云圖、深度圖，支持坐標提取，具有通用性強的特點，可靈活運用于多元化的工業(yè)場景。

      自主感知規(guī)避障礙

      由于海伯森 HPS-3D系列面陣固態(tài)激光雷達體積小巧，可部署在AGV小車、叉車、室內(nèi)配送機器人等多種設備上，常用于工業(yè)場測距避障，自動精確測距，規(guī)避作業(yè)過程中的各類障礙，反應靈敏迅速。

      在AGV小車上安裝海伯森技術HYPERSEN HPS-3D系列面陣固態(tài)激光雷達，通過傳感器采集區(qū)域內(nèi)的點云數(shù)據(jù)是否有障礙物，然后將點云數(shù)據(jù)中表示的障礙物與預先配置的“安全區(qū)域”或檢測區(qū)域進行比較。如果檢測到的障礙物侵犯了安全區(qū)域，傳感器將向安全PLC發(fā)送輸出，并指示車輛停止。安全控制器接收到的全部信息都是由激光雷達設備進行的分析所產(chǎn)生的單個位或信號。

      安全防護敏感區(qū)示警

      海伯森 HPS-3D系列面陣固態(tài)激光雷達還可以用于安全/敏感區(qū)域防護。產(chǎn)品設計了靈活的用戶自定義感興趣區(qū)域(ROI)功能，不僅可以自由選擇Simple-HDR，Auto-HDR和Super-HDR模式，還支持最高16組的用戶敏感區(qū)域設定，并且每組支持8個自定義敏感區(qū)域。在一項用于屋頂清潔機的應用案例中可以看到，當屋頂清潔機到達屋頂邊緣時，激光雷達檢測到選定的敏感區(qū)域?qū)嶋H距離小于設定的閾值，便會觸發(fā)報警，此時該清潔機會自動停止或進行返程。

      精確測量物流包裹體積

      隨著快遞走進千家萬戶，智慧物流作為工業(yè)4.0的重要組成部分，也在追求更可靠、快速、靈活的場景解決方案。特別是在電商快遞、倉儲物流行業(yè)，全自動運輸、分揀等正成為最終的自動化解決目標，而對于這些行業(yè)及應用，包裹的體積信息是不可缺少的。包裹體積信息不僅提升流程可靠性和效率，更是優(yōu)化包裹分揀倉儲運輸?shù)闹匾獢?shù)據(jù)。更精確更高效的檢測技術，讓海伯森 HPS-3D系列面陣固態(tài)激光雷達在物流行業(yè)中應用優(yōu)勢越來越突出。

      3D建模和人員計數(shù)

      海伯森技術的面陣固態(tài)激光雷達采用非接觸式掃描目標物的方式進行深度測量，通過采集目標物表面的三維點云數(shù)據(jù)，可進行高分辨率的3D建模。產(chǎn)品還可以根據(jù)客戶需求進行二次開發(fā)，實現(xiàn)人流計數(shù)，被廣泛應用在商超等地方進行自動門區(qū)域觸發(fā)控制等常見的場景。

海伯森產(chǎn)品創(chuàng)新突破

      從這些實際應用場景中可以看出，海伯森技術HYPERSEN HPS-3D系列面陣固態(tài)激光雷達強悍的性能與豐富的功能設置，足以應對包裹體積測量、敏感區(qū)域防護、3D建模、人員計數(shù)、智能交通和車輛控制等各領域場景。

      尤其是海伯森技術最新力作HPS-3D640，對比HPS-3D160Pro，擁有更大的視場角和更高分辨率。它可實現(xiàn)68°*55°的超大視場角，分辨率達640*480，每幀可輸出 307200個點的距離數(shù)據(jù)，超過海伯森 HPS-3D160Pro的30倍，可以輸出更多的點云數(shù)據(jù)。另外測量精度可達到1cm，相比較上代性能提升了兩倍，測量更精確！全新升級的技術，無論在數(shù)據(jù)測量穩(wěn)定性方面，還是在成像細節(jié)的展現(xiàn)上都表現(xiàn)非常出色，也更能滿足產(chǎn)業(yè)升級背景下，愈發(fā)嚴苛的行業(yè)標準與需求。

圖片來源：海伯森技術官網(wǎng)

海伯森HPS-3D640面陣固態(tài)激光雷達測評

      海伯森技術HYPERSEN HPS-3D640面陣固態(tài)激光雷達從概念期到產(chǎn)品成熟，這一漫長過程中產(chǎn)品經(jīng)歷了多次反復地實驗驗證，和來自大量真實用戶的裝機測評反饋，海伯森持續(xù)突破技術難點，實現(xiàn)創(chuàng)新制造的目標。

      軟件系統(tǒng)

      操作界面簡潔明了，系統(tǒng)運行流暢，極易上手。整個界面包括功能菜單區(qū)、大屏視圖區(qū)和數(shù)值顯示區(qū)。可進行單次和連續(xù)多次測量，自定義敏感區(qū)域配置，成像模式相互切換，還可以對獲取的數(shù)值采用曲線圖、點云圖形式展現(xiàn)和CSV數(shù)據(jù)導出等。

      測量精度

      被測物為白色幕布，距離測量數(shù)值展現(xiàn)：（309，231，1494），（309，231，2028）。

      通過分別對兩個定點位置1.48M和2.02M，從上位機監(jiān)測數(shù)據(jù)來看實際測量數(shù)據(jù)為1.49M和2.02M，充分體現(xiàn) HPS-3D640面陣固態(tài)激光雷達傳感器深度距離測量的高精度，對場景應用的準確性的強有力說明！

      測量線性度

      150-3000mm量程范圍測量，每步間距90mm，最大線性誤差在正負20mm范圍內(nèi)。

      靜態(tài)重復性測試

      面陣固態(tài)激光雷達傳感器在測量白色幕布時，可以從一維曲線圖看出靜態(tài)測量的重復性約為±1.5cm范圍內(nèi)，傳感器穩(wěn)定采集數(shù)據(jù)且數(shù)據(jù)不會有太大波動，具有很高的穩(wěn)定性。

      場景測試

      1）強光環(huán)境

      在室外太陽光的干擾下測量仍有效進行，從實時近距離測量物體能采集到點云數(shù)據(jù)，對強光環(huán)境亦能有很好的表現(xiàn)。

      2）夜景測試

海伯森技術的傳感器在夜間尤為突出，能夠清晰采集有效數(shù)據(jù)，自帶4顆照明燈珠（功率2W/顆）使得在夜間工作表現(xiàn)更優(yōu)。

助力實現(xiàn)高端光學力學工業(yè)傳感器的國產(chǎn)化替代

與發(fā)達國家相比，我國激光雷達產(chǎn)業(yè)起步較晚，市場規(guī)模相對較小，但其巨大的市場規(guī)模決定了我國激光雷達市場具有一定的發(fā)展?jié)摿Α?

據(jù)《激光雷達行業(yè)深度分析及投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告》，到2023年，我國激光雷達市場覆蓋率預計將達到10%，與世界激光雷達行業(yè)領先國家的差距將逐步縮小。隨著國內(nèi)企業(yè)的相繼崛起，國內(nèi)激光雷達產(chǎn)業(yè)研發(fā)水平將不斷提高，市場將長期處于上升趨勢。根據(jù) Sullivan的估計，到2025年，中國激光雷達市場規(guī)模預計將達到43.1億美元。

隨著產(chǎn)業(yè)升級的進一步深入，工業(yè)自動化、人工智能、機器人、物聯(lián)網(wǎng)等領域正面臨前所未有的變革，激光雷達等傳感器設備也將迎來產(chǎn)品與技術的黃金發(fā)展期。作為技術創(chuàng)新型企業(yè)，海伯森技術HYPERSEN達將繼續(xù)堅持自主創(chuàng)新，以長期的技術積累作為公司可持續(xù)發(fā)展的基礎，結(jié)合市場需求和反饋，專注于高性能、高可靠性的高端智能傳感器研發(fā)和制造，賦能產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級。

對處于轉(zhuǎn)型關鍵期的中國工業(yè)制造業(yè)而言，高端面陣固態(tài)激光雷達產(chǎn)品有著舉足輕重的地位，技術掌握在誰的手里，誰就更有底氣。

目前，海伯森已經(jīng)具備涉及力學、光學、機械、電子、算法等方面的核心技術，并綜合運用于傳感器產(chǎn)品的開發(fā)和規(guī)模化生產(chǎn)，擁有多項自主知識產(chǎn)權和專利技術。海伯森希望通過自己的產(chǎn)品，能夠帶動上下游產(chǎn)業(yè)的共同進步，在技術層面避免卡脖子的問題，為國內(nèi)工業(yè)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級創(chuàng)造更大價值，助力實現(xiàn)高端智能工業(yè)傳感器的國產(chǎn)化替代！

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