İnsan Gözünün Yerini mi Alacaklar?

LiDAR Mikro Tarayıcı Aynalar

Otonom araçlarda gelişmiş teknoloji direksiyon başına geçerek yolcuların sürüşün keyfini çıkarmasına imkân sağlıyor. Henüz bu tür sistemlerin katı emniyet standartlarını sağlamaları gerekmektedir. Örneğin bir otonom araç, etrafındaki engeller ve diğer tehlikeleri tanıma ve acil durumlarda frene basma imkân ve kabiliyetinde olmalıdır. Otonom araçlar, Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems (IPMS) tarafından geliştirilen yeni mikro tarayıcı aynalar ile donatılabilir. Mikro tarayıcı aynalar aracın etrafını 200 metre mesafeye kadar üç boyutlu (3D) olarak taramaktadır. Bir LiDAR sistemine entegre edildiklerinde, insan gözüne olan gereksinimi ortadan kaldırdıklarından otonom sürüş emniyetine çok önemli bir katkı sağlarlar.

Yazar: Jean-Pierre Joosting, eeNews Embeddded, 04 Ocak,2021

Çeviren: Ercan Caner, Sun Savunma Net, 06 Ocak 2021

Kaynak: deepsense.ai

Mevcut araçlarda daha şimdiden birçok gelişmiş sürücü yardım sistemleri kullanılmaktadır. Önümüzdeki yıllarda, yeni araçlara kaçınma manevrası desteği gibi acil durum sistemlerinin yerleştirilmesi zorunlu hale gelecek ve bu tür uygulamalar da otonom sürüşün gerçekleşmesinin önünü iyice açacaktır. Yine de gelecek nesil araçlarda insanların aracın etrafını kontrol etmesi ve tehlikeli durumlarda reaksiyon göstermesi gerekmektedir. Bununla birlikte bu durum; araç ile diğer objeler arasındaki mesafeyi ölçen LiDAR (light detection and ranging – ışık tespit ve ölçümü) entegrasyonu ile değişebilir. Bu tür sistemler, potansiyel tehlikeleri belirleme ve insan gözünün yerini almak için aracın etrafını tarama özelliğine sahiptirler.

Dresden Fraunhofer IPMS Enstitüsünden bir araştırma ekibi, 3D sayısal görüş sağlayabilen LiDAR sistemlerinin kilit bir unsuru olan yeni tip bir mikro tarayıcı ayna geliştirmiştir. Bu komponent, etrafın 3D taranmasını gerçekleştiren lazerin yönlendirilmesinde kullanılmaktadır. Otonom araçlarda LiDAR sistemleri alanında uzman AEye Firması, geliştirdiği 4Sight LiDAR sensörlerinde daha şimdiden mikro tarayıcı aynalar kullanmaktadır.

Fraunhofer IPMS Enstitüsünden araştırma görevlisi Dr. Jan Grahmann,  geliştirdikleri teknoloji platformuyla LiDAR ile kullanıma uygun yeni mikro tarayıcı tasarım spesifikasyonlarını karşılamayı başardıklarını ifade etmektedir. Etrafı üç boyutlu olarak tarama imkân ve kabiliyetinde olan LiDAR sistemlerinin yayalar, bisiklet sürücüleri veya diğer araçları tespit edebildiğini anlatan Dr. Grahmann, geliştirdikleri MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems – Mikro-Elektromekanik Sistemler) aynanın lazer ışınını iki boyuta ayırarak, ışığı ölçülen cisim üzerine odakladığını ve ışığın yansıma süresini ölçerek üç boyutlu olarak cisimlerin mesafelerinin belirlenmesinin de mümkün olduğunu ifade etmektedir.

Bir lazer diyotu veya başka bir lazer kaynağından ışık, LiDAR sistemi göndericisi içine yerleştirilen mikro tarayıcı bir aynaya yansıtılmaktadır. Ayna, etraftaki alanı iki boyutlu olarak taramaktadır. Üçüncü boyutu tespit etmek için cisimden yansıyan ışık bir LiDAR sensörü tarafından yakalanmaktadır. Sensör tarafından yakalanan ışık arttıkça cismin mesafesi daha hassas olarak belirlenebilmektedir. Bu, değerlendirme algoritması tarafından yerine getirilen bir görevdir. Aracın etrafındaki taranan her bir konuma olan mesafe, LiDAR görüş alanını gösteren 3D bir bulut oluşturmaktadır.

MEMS tarayıcı, birkaç avantaj sağlayan tek kristalli silikondan imal edilmiştir. Tek kristalli silikon, sağlam ve malzeme yorgunluğuna karşı dayanıklı olmasının yanı sıra yüksek sıcaklık ve darbelere karşı da dayanıklıdır. Silikon, ışığın yansımasını yoğunlaştıran bir yansıtıcı kaplamaya sahiptir. Yonga (chip) içine entegre edilen konumlama teknolojisi sayesinde; aynanın lazer ışınını nereye yönlendirdiğini ve hangi konumun ölçüldüğünü sürekli olarak izlemek mümkündür. Bu da işlem yapılan noktada düzeltmeyi sağlamaktadır. LiDAR sensörleri araçlarda genel olarak; ön camdan araç etrafını direkt olarak tarayabildiği geri görüş aynasının arkasına yerleştirilmektedir. Bu sistem kızılötesi aralıkta da 3D tarama yapmak maksadıyla kullanılarak sürücü veya yolcuların görüşüne katkı sağlayabilir.

Grahmann,  geliştirdikleri MEMS aynaların tipik olarak 5 milimetre büyüklüğünde olduklarını ve özel uygulamalar için daha büyük ebatlı aynaların kullanılmasının mümkün olduğunu, fakat boyut arttığında Mikro-Elektrik Mekanik Sistemlerin sağladığı avantajların kaybolduğunu ifade etmektedir. Mikro tarayıcı sensörlerle birlikte gereken diğer şeyleri ve sürücü elektroniğini de sağladıklarını dile getiren Dr. Grahmann, bütün komponentlerin müşteri talep ve gereksinimlerine uygun olarak tasarlanabileceğini, bu nedenle de farklı LiDAR sistemlerine entegre edilmelerinin mümkün olduğunu ifade etmektedir. Dr. Grahmann, kaska monteli görüntü sistemleri ve endüstriyel robotlar için de MEMS tarayıcılar imal ettiklerini sözlerine eklemektedir.

Fraunhofer IPMS Enstitüsü tarafından geliştirilen mikro tarayıcı aynalar, örnek olarak LiDAR uygulamaları için tipik dalga boylarında (905-1,550 nanometre) çalışmaktadır. Diyafram açıklığının çalışma menzili üzerinde önemli etkisi bulunmaktadır. AEye Firması tarafından geliştirilen akıllı LiDAR sensörleriyle çalışma mesafesinin 200 metre üzerine çıkarılması mümkündür. AEye Firması, kendi LiDAR sisteminde, Fraunhofer IPMS Enstitüsü tarafından geliştirilen MEMS tarayıcıların testlerini başarıyla gerçekleştirmiştir.

Dr. Grahmann, LiDAR teknolojisi kullanılan gelişmiş sürücü yardım sistemlerinin hâlâ daha fazla konfor ve emniyet sağlama üzerinde çalıştıklarını ifade etmektedir. Dr. Grahmann,  her biri farklı seviyelerde sürücü müdahalesi gerektiren beş otonom sürüş seviyesi olduğunu ve tam otonom sürüşün gerçekleşmesi için hâlâ yapılması gereken bazı şeyler olduğunu, fakat geliştirdikleri teknolojinin bu sürecin hızlanmasına katkı sağlayacağını, hedeflerinin daha fazla sayıda mikro tarayıcı ayna imal etmek ve seri üretime geçmek olduğunu ifade etmektedir.

Çevirenin Notları: Yazı aslına sadık kalınarak çevrilmiştir, orijinal metne aşağıdaki link üzerinden erişebilirsiniz.

https://www.eenewsembedded.com/news/lidar-microscanner-mirrors-vehicles