高度なパイプライン評価のためのマルチセンサー検査（MSI）のパイオニアとして、RedZone Roboticsは、ロボット工学とセンサー技術で長い歴史と豊かな歴史を持っています。 最も誤解されている概念の1つは、2）LASERテクノロジーとLiDARテクノロジーの違い、および2）3DデータとXNUMXDデータの収集と解釈です。 これらは根本的に異なるXNUMXつの質問ですが、なぜそれらが異なるのか、そしてこれらのテクノロジーが実際にどのように機能するのかを説明するのに時間がかかる人はほとんどいません。 今日の投稿では、センサーテクノロジーのオプションについて説明し、各タイプのテクノロジーに関連する最適な使用例と方法論について説明します。
レーザーとは何ですか？
誘導放出（LASER）技術による光増幅は、1960年代から存在しています。 レーザーは、光または電気エネルギーを集束された高エネルギービームに変換できるデバイスです。 レーザー光は単色（単一の光周波数、つまりXNUMXつの色）であり、ビームは長距離を移動できますが、発散して精度が低下します。 LASERはデバイスまたはテクノロジーであり、方法論ではありません。
高度なパイプライン評価に関して、「レーザー」という用語は、「リングレーザー」、「レーザープロファイリング」、または「構造化光」検査と同義語として使用されることがよくあります。 本質的に、レーザー光（ビーム、リングなど）がパイプ表面の内壁に投射され、別のカメラがライトリングの画像を記録するために使用されます。
LiDARとは何ですか？
30年以上使用されているLiDARは、レーザーを使用する方法論です。 光検出および測距（LiDAR）は、ターゲットをレーザーで照らし、反射光を分析することにより、オブジェクトまでの距離を測定するリモートセンシング手法です。 MSIに関連するため、LiDARは、飛行時間（TOF）またはエコーの伝搬時間がセンサーとターゲットの間の距離であるという点で、ソナー技術と機能的に似ています。 LIDARはLASERテクノロジーを利用していますが、その逆は当てはまりません。 TOFに加えて、LiDARセンサーをドップラー（レーザー位相シフト）モードまたはガイガー（レーザーエネルギー）モードに配置して、範囲（距離）を推定できます。
どのテクノロジー/方法論がより正確ですか？
精度は、測定するパイプの直径のサイズによって異なります。 リングレーザーは、測定されている距離のパーセンテージ（たとえば、+ /-0.5％）である不正確さを示しています。これは、ほとんどの場合、レーザー画像をキャプチャするカメラの解像度の関数です。 LiDARセンサーには、センサーの有効距離（+/- 30mmなど）全体で固定された、記載された不正確さを備えた内部プロセッサーがあります。 本質的に、リングレーザーは中小規模のパイプでより正確であり、LiDARはより大きなパイプでより正確です。
2D対3Dレーザー検査 – 何が違うの？
名前が示すように、2Dセンサーはレーザーの単一平面を使用してXおよびY次元をキャプチャします。 これは、投影された光の連続リングまたは単一の回転するレーザービームで達成できます。 いずれにせよ、リングレーザーと2D LiDARセンサーは、同じタイプのXおよびY次元データを収集します。 パイプを下るセンサーの動きにより、2D形式で表示されることが多い3Dデータの連続スライスの収集が容易になります。 これは誤解を招く可能性があるため、真の3DLiDARと混同しないでください。 2Dセンサーは、検出および測距タスクの実行に最適です。
3D LiDARセンサーは2Dセンサーと同様に機能しますが、実際の3Dデータを収集するために、Z軸に沿って追加の測定が行われます。 3番目の軸のデータ収集は、ほとんどの場合、さまざまな角度または垂直投影線の複数のレーザーを使用して行われます。 最新のレーザープロジェクションと広域スキャン技術により、死角なしで高精度、高解像度の3Dデータを収集できます。 ただし、このタイプのデータ収集には、お金と時間というコストが伴います。 2Dセンサーは、3Dセンサーよりも大幅に高価です。 また、従来の3D LiDARスキャナーは、データ収集中に安定して安定している（移動しない）必要があり、データ処理は本質的により複雑です。 具体的には、高度なパイプライン評価に関連するため、2D LiDARは、データの収集と処理に時間がかかるため、3Dセンサーよりもコストがかかります。 XNUMXD LiDARは、設計された設計に使用される、曲げ半径などのマッピングおよび詳細な分析に最適です。
サンプルの2DLiDARセンサーと範囲（提供：北陽電機自動株式会社）
3D LiDARと範囲のサンプル（提供：Hokuyo Automatic Co.、LTD。）
何が近づいていますか？
過去3年間で、XNUMXDセンサーのテクノロジーと方法論に大きな進歩がありました。 写真測量と拡張現実の統合を容易にする光学技術から、新しいソリッドステートおよびフラッシュLiDARまで、最新の技術により、より高速なスキャン、より高い解像度（精度）、より小さなサイズのセンサー、より安価な価格が可能になります。 これは、携帯電話やGoogleマップで毎日見られます。 ただし、これらの地上センサーが下水道などの腐食性のGPS拒否環境に配置されると、意味のある情報を生成するために必要な時間とアルゴリズムは本質的に長く、より高価になります。 劣化した埋設インフラストラクチャの同時ローカリゼーションとマッピング（SLAM）は、まだ大規模に解決されていない計算上の問題です。
今後数年間で、検査センサーと技術がより標準化され、展開が容易になり、より正確になり、地上の対応物と同じタイプの成果物をより簡単に作成できるようになると思います。
