
2018年5月18日,国内激光雷达标杆企业镭神智能正式对外宣布,镭神首款用于激光雷达接收端的16通道集成放大器芯片研发成功,经专业测试完美满足设计指标的技术要求,可用于单线、4线、8线、16线、32线、48线、64线及MEMS固态、OPA相控阵固态激光雷达中。
这将是国内外首创的16通道集成放大器芯片,实行量产后该枚拥有自主知识产权的芯片将会使TOF激光雷达成本降低3成。同时该款芯片的研发成功,大幅度缩短中外在激光雷达专用核心芯片之间的技术差距!
同日,镭神智能在嘉善的工厂正式落成开业,此处位于嘉善归谷15000平米的生产厂房已投入了近百条自动化及半自动化产线,将全面量产镭神4线、8线、16线、32线及48线激光雷达。
这将大幅度提升多线激光雷达产品产能,大面积解决全球激光雷达市场需求供需失衡、价格昂贵以及供货周期漫长等问题。
随着自动驾驶行业的的发展,车用激光雷达的市场在国内外逐渐打开,在传统机器人激光雷达市场占有一席之地的镭神智能,于2017年开始了车用激光雷达的研发,短时间内就研发成功了C1系列的车用激光雷达,以及CX系列多线激光雷达。
目前镭神智能正在加紧研发固态激光雷达,预计年中就会推出3D FLASH 和MEMS固态激光雷达。
选择合适的时间点切入车用激光雷达,一直是镭神智能创始人/董事长胡小波看重的,胡小波此前告诉《高工智能汽车》,公司已经积累了激光雷达的基础核心技术,自动驾驶是一个长远的发展过程,选择在2017年才进入车用激光雷达市场,是一个合适的时间点。
镭神智能于2017年年底完成融资,并迅速推出多线束激光雷达,研发固态激光雷达,在他看来是踩对了时间点。
始于机械,终于固态
针对车用市场,镭神目前已经研发了两个系列的产品:C1系列和CX系列激光雷达。其中C1系列是TOF车用激光雷达,采用TOF(Time of Fight)原理设计,对周边环境进行360°二维扫描探测。
该系列激光雷达根据探测距离的不同分为多个型号。此系列产品主要应用在汽车辅助驾驶(ADAS)、无人驾驶,配合镭神智能汽车辅助驾驶软件使用,可实现车辆前向间距预警、车辆双侧间距预警、车辆转向盲区预警、车辆车道偏离预警等功能。
产品依据车规等级标准制造,IP防护等级高,可根据场景及用户需求的不同进行定制。分不同型号,产品的测量量程覆盖10m~200m的范围。雷达误差小,全程数据误差在±3cm以内,其中70%的数据误差在±1cm以内,95%的数据误差在±2cm以内。角度分辨率为0.18 ° ,可根据用户需求定制。
CX 系列多线激光雷达能够对周围环境进三维扫描探测。该系列激光雷达按扫描线数分4线、8线、16线、32线、48线。此系列产品应用广泛,可应用亍汽车辅劣驾驶(ADAS)、无人驾驶、工业自动化、安防、地图测绘、灾害检测、科研等领域。
CX系列是传统的机械式激光雷达,目前在业内已经有多家公司在做。但由于本身机械构造复杂,价格昂贵,难以满足车规要求,因此无论OEM还是雷达厂商,都将车用量产激光雷达的注意力放到了固态激光雷达之上。
因此在追求机械式旋转激光雷达的线束方面,镭神智能并没有盲从潮流,而是定在了48线的上限。
胡小波表示,自动驾驶使用的机械式激光雷达,48线已经可以满足要求,盲目跟风追求过高线束并无太大实际意义。虽然机械式激光雷达有其优劣特性,但他认为未来在固态雷达技术没有成熟之前,低线束激光雷达在限定场景下,还是有一定的市场。
全套自动驾驶解决方案
针对自动驾驶和ADAS,镭神智能提供了不同的解决方案。
镭神智能的ADAS方案,是基于单线激光雷达实时输出数据与视觉算法交互并行的运算方式,当车辆因驾驶员疏忽,疲劳等原因无意识偏离车道、离前车距离过近,侧方有车辆近距离超车时,系统能够自动发出警告,直至驾驶员纠正行驶方向或主动控制安全距离。具体应用包括车辆轮廓及车型检测、铁路线路异物入侵检测等。
镭神的自动驾驶方案,采用了多传感器融合的方式,除了激光雷达以外,还适配了单目相机、双目相机,以及毫米波雷达。
通过多传感器对周围的道路环境进行检测,可实现传感器功能的互补;通过数据融合算法处理提取出道路的车道线信息、障碍物属性以及障碍物运行状态信息,综合分析给出预警信息提醒驾驶员对车辆做出相应的控制,保证车辆安全行驶。
镭神针对自动驾驶的应用,包括单线激光雷达加摄像头的道路实测,基于多线激光雷达的道路环境重构、基于多传感器融合的行人检测、道路检测。
建厂扩能,普及激光雷达
激光雷达可以大幅提高测量精度,在构建高精地图,探测障碍物方面拥有不可替代的优势。但从2004年上车以来,激光雷达一直没有大规模普及应用,核心问题就是价格高昂。
放眼全球,急速攀升的市场需求量和超低的供应量严重制约了激光雷达的产业突破。
以美国激光雷达厂商Velodyne为例:自2016年开始扩建工厂并企望量产,但迄今为止鉴于激光雷达生产高度依赖手工装配,生产难度大,面对激光雷达需求市场的爆发性增长,Velodyne的缺货问题并没有得到缓解。
在公开市场上,线下渠道商甚至对其多线激光雷达的价格采取了加价销售策略。激光雷达量产能力成为了产业突破的最大瓶颈。
同时由于精密的复杂结构,激光雷达的量产实现难度大,国内外激光雷达企业很少选择自建产线而选择交由代工厂代工,造成了激光雷达量产良品率低下,成本高昂的局面。
而为了打破这一局面,镭神选择了自研自建自动化产线。选择自建产线的做法,是少有人走的路,因为自建产线意味着负担更多的成本。
但是胡小波认为激光雷达是硬件、软件、算法等综合性的产品。在制作的过程当中涉及很多诀窍,如果单纯交付给代工厂负责,相互之间的配合很困难。自建工厂在很大的程度上保证了量产良品率,同时把控生产成本,解决激光雷达产品价格高昂等问题。
镭神嘉善工厂的开业,将大大补充目前镭神多线激光雷达产能,解决全球多线激光雷达产能不足及价格高昂等问题。
目前,镭神位于深圳的3000平方米生产厂房内,TOF单线激光雷达产能达700台/天;三角法激光雷达则达1000台/天。产品已广泛应用于机器人自主导航、AGV防撞预警、无人驾驶、辅助驾驶、工业自动化、智能安防以及测绘等领域。
得益于高效的产能保证,三角法激光雷达以及TOF单线和16线激光雷达的成本下降,客户从而得以最优的性价比用上激光雷达,大大降低了采购成本。
激光雷达也有芯之痛
相较其他激光雷达厂家,镭神智能走在行业前端的背后除了资深的光学器件研发能力,还有强大的核“心”芯片开发能力。
目前,镭神是国内唯一一家自主研发出激光雷达集成电路芯片的企业。继镭神于2017年底实现了激光雷达接收端芯片的流片,此次518镭神嘉善工厂开业,胡小波还重磅发布了国内首创多线及固态激光雷达核心芯片。
这款ASIC封装芯片比指甲盖还小,镭神智能技术总监郭丰收表示,采用SIP系统级封装的芯片的处理能力最高支持160线的激光雷达产品。
此款芯片与传统激光雷达芯片最大的不同是集成了接收模拟信号处理的多种功能和配置控制,支持多种TOF激光雷达的设计应用。
此前,激光雷达的接收模拟信号处理大都采用多个分立元器件设计,镭神智能将高频高带宽模拟晶体管、多级增益可配置低噪声放大器、多路开关选择器和功率控制单元等集成到比指甲盖还小的芯片中,用单颗芯片就可以实现多线束激光雷达模拟接收处理,不仅极大的缩小激光雷达信号处理电路的体积,而且有效降低了模拟接收处理和整机的功耗。
据悉,国内激光雷达信号处理所需的集成电路等核心元器件目前主要依赖进口,这在一定程度上抬高了激光雷达的生产成本。
这款新的集成芯片批量供应以后,将把激光雷达的量产成本牢牢控制,仅用原先5%-10%的价格实现此前相同的功能。
国内芯片产业一直比较薄弱,各行各业都有所体现,尤其是在高科技领域。拥有自主知识产权的芯片,不仅可以保证供货量,同时成本也会得到大幅度降低。
镭神在激光雷达领域驰骋多年,对此深有体会,因此才下决心攻坚芯片难题,为未来车用激光雷达的大规模应用铺平道路。
发布时间 : 2018-05-21
雷达对很多人而言并不陌生,但激光雷达可能听到得不多,近年随着谷歌、特斯拉等无人驾驶技术的曝光,激光雷达也广受关注。
激光雷达,即光探测与测量,是一种集激光,全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术于一身的系统,用于获得数据并生成精确的DEM(数字高程模型)。从工作原理上讲,与微波雷达没有根本的区别,但相对于微波雷达,具有分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、低空探测性能好、体积小质量轻等特点。
随着激光技术的不断发展与普及,激光雷达的应用领域也越来越多,无人驾驶汽车、无人驾驶飞机、3D打印、VR/AR等领域都可以看到它的身影。
无人驾驶汽车
激光雷达在无人驾驶汽车上的应用已经不是什么新闻了,激光雷达又被称为无人驾驶的眼睛。无人驾驶是近几年非常热门一门技术,目前,无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境,自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。
激光雷达是怎么帮汽车识别路口与方向呢?激光雷达使用的技术是飞行时间,就是根据激光遇到障碍物后的折返时间,计算目标与自己的相对距离。激光光束可以准确测量视场中物体轮廓边沿与设备间的相对距离,这些轮廓信息组成所谓的点云并绘制出3D环境地图,精度可达到厘米级别,从而提高测量精度。
无人驾驶飞机
无人驾驶技术可不只是在汽车上大有用途,未来无人驾驶飞机也会出现,这听起来是不是很酷炫!它是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱,但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备,对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空,也可由母机带到空中投放飞行。
而在无人驾驶飞机上,车载雷达也至关重要。机载激光雷达是一种安装在飞机上的机载激光探测和测距系统,可以量测地面物体的三维坐标。早在上世纪七十年代,由美国航天局研发,LIDAR测绘技术空载激光扫瞄技术开始了发展,并且速度飞快,约在1995年开始商业化。
3D打印
近年来,3D打印备受关注,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印作为前沿性、先导性的智能制造技术,将引领传统生产方式和生产工艺的变革,有望成为推动新一轮工业革命的源动力。
在3D打印里面,也有用到激光雷达的地方,如最近很火的Printoptical3D打印技术本质上是一种“从CAD设计到光学部件”的一站式技术,其打印出来的光学部件不需要进行像抛光、研磨和着色这样的后处理。这种技术主要基于成熟的宽幅工业喷墨打印设备,通过紫外线固化的透明聚合物液滴喷射出来,然后被集成在打印头上的强紫外线灯固化,最终可以形成各种各样的几何形状,激光雷达在这里面扮演者测量、监控等角色。
VR/AR
VR/AR也是最近几年火起来的,市场前景可观。VR一体机、智能眼镜等产品已经面市,AR眼镜、AR头显的应用也是非常之广。
在用到AR头显进行的游戏中,运用的空间感知定位技术里面会用到激光雷达和许多配套的光学传感器,通过SLAM技术(即时定位与地图构建),精准定位自己在三维空间中的位置,增强在游戏中的真实体验感。
智慧交通
随着大城市人口的不断增长,城市的交通也变得更加拥挤,这要求未来的交通更“智慧”。物联网、传感器、人工智能的快速发展让这些变成现实。信息技术、传感技术、通信技术等多种技术在交通领域广泛的应用。
激光雷达在很多地方都有用武之地,例如在毫米波雷达能精确地检测车道级和毫秒级的数据,这种检测是微观的,同时也是实时和准确的,可以用于信号灯控制机即时感应控制、自适应控制和绿波带控制,也是未来实现车联网车路协同的基础。
海洋探索和渔业资源监测
近年来,环境问题广受大家关注,而对海洋环境的保护已成共识,海洋激光雷达作为一种先进的海洋探索与监测手段,已经成为主流。
激光雷达与海洋生物相关的应用主要体现在渔业资源调查和海洋生态环境监测两方面。前者常采用蓝绿脉冲光作为激发光源,通过对激光回波信号的识别提取以获得鱼群分布区域和密度信息,结合偏振特征分析可对鱼群种类进行识别;后者常采用海洋激光荧光雷达,通过对激光诱导目标物发射的荧光等光谱信号的探测分析以获得海洋浮游生物及叶绿素等物质的种类和浓度分布信息。
总结:激光雷达作为一项新的技术,除了上述领域,未来仍有更多的空间可拓展,不同的场景要求也不一样,对激光雷达而言,它的有点明显,缺点也有,比如受天气因素影响大、空间搜索范围窄等。就目前而言,激光雷达在无人驾驶上的运用仍有上升空间,随着技术的成熟,未来市场可期。
发布时间 : 2018-05-14
中国工程院院士许祖彦(左)
26日下午,参加“院士专家宁波行”的我国著名激光技术专家、中国科学院物理研究所教授级高级工程师、中国工程院院士许祖彦先生在新材料论坛上作了《激光电视——新一代电视》的报告。
年近八旬的许院士精神很好,他乐观地预测,2020年~2025年激光显示技术将成为下一代显示市场的“主流”,我国激光电视的水平与国际相当,完全有可能抓住这一历史机遇,自主创新加速实现我国激光电视产业化,让电视产业不再受制于人。
激光电视:电视技术最高境界
“激光也是一种光,它是根据爱因斯坦的受激辐射原理所产生的一种单色光,它跟一般光相比具有三个特点,一是单色性特别好,二是方向性特别好,三是亮度特别高。”作为一位激光专家,一落座,许院士首先向大家解释了激光的特点。
“人们对美好视觉效果的追求推进着电视技术的发展。”许祖彦院士还如数家珍地说起电视的发展史:“上世纪30年代出现了黑白电视;50年代出现了彩色电视;上世纪末数字电视出现,这是第三代电视,解决了清晰问题;本世纪初激光电视的出现,这是第四代电视,解决了颜色问题。而第五代电视是全息3D电视,通过全息技术能实现真3D。”
激光的方向性好、单色性好、亮度高这三个特性,是激光电视实现高保真图像的基础。电视技术发展的目标是再现高保真图像,高保真图像有三要素:双高清、大色域、真3D。而激光电视能将电视三要素提升到人眼极限,可以说走向了电视技术的最高境界,其几何分辨率将提高9倍以上,颜色数提高4000倍以上,色域覆盖率提高3倍以上,色饱和度提高8倍以上,视差3D变成真3D。
“激光电视是实现高饱和度、大色域电视的最佳途径。”许院士说,激光电视比现有彩电的色域覆盖率高很多,因此,看激光电视时人眼感知的色彩要丰富3倍,人眼感知的颜色也要鲜艳3倍。
许院士说,激光具有不可取代的优势,一是高画质、大视场、多模式,色温可调,可以无缝拼接超大屏幕;二是节能、环保,比液晶电视节能50%以上,寿命能达5万小时。
激光电视产业化写入“中国制造2025”
许院士表示,全世界早已开始了激光电视产业化开发,国外各大电视企业纷纷研发激光电视样机。国内其他单位目前还处于混合光源激光电视研发阶段,但中科院在激光电视研发上走在前面。2015年3月,中科院理化所研制成功100英寸三基色LD激光电视,打通了激光电视的产业化之路,并于2017年实现批量生产和销售,年产能达3万台。2016年中科院理化所研制成功的三基色LD超大屏幕无缝拼接激光电视样机,参展上海工博会。理化所还与中科极光联合开发了超高亮度激光电视,可应用于数字影院、大屏幕公共指挥中心。
许祖彦介绍,激光电视产业化被写入了“中国制造2025”计划,科技部“十三五”已启动了激光电视重点研发计划,为此国家还拨了2.4亿元的经费。
许院士预计5年左右三基色LD技术将获得突破,10年左右激光电视将从试验样机走向规模产品。我国将在2020年形成完整的技术创新链,2025年建成激光电视生产示范线,2030年形成激光电视规模产业集群。
一年的市场容量达千亿美元
许院士认为,激光电视产业前景广阔,一年的市场容量达千亿美元。激光电视目前有六大市场:一是超大屏幕/大屏幕,二是家庭影视/电视,三是办公投影/微型投影,四是计算机屏幕/游戏机,五是手机投影/个性化显示,六是真3D显示。
“随着成本的降低,性价比的提高,激光电视将进入寻常百姓家。”许院士说,激光电视属于颠覆性技术,是走向新一代电视产业的最佳选择。全世界都在开展激光电视产业化研发,力争抢先实现下一代电视产业,占领光电产业的电视大市场。我国水平与国际相当,完全有可能抓住这一历史机遇,自主创新加速实现我国激光电视产业化,不再受制于人。
“我国是电视制造大国,但是每年50%~80%的利益被外商收取,非常被动。”说起这个产业痛点,年近八旬的许院士突然提高了声音,他说,希望全行业联合起来,利用激光技术研发中国人自己的电视,让中国人看上自己的电视。“让我们一起为实现13亿中国人看中国电视的中国梦而努力。”许院士再次加重了语气。
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激光技术应用广泛
许院士介绍,激光最早的应用,主要是应用其方向性好这一点。上世纪60年代发明激光以后,很快就有人拿它去测月球,激光发射被反射回来,精确测到地球到月球的距离,由此推广了激光测距。如飞船的对接也是通过激光,精确地把两个飞船之间的三维距离测量得很清楚,还有一些应用在飞机上,甚至于现在已经发展到了激光成像雷达。
用激光的方向性好、单色性好这样两个特点还可以做通信,大家都知道上世纪的一个非常伟大的东西,就是光纤通信。除了光纤通信以外,还可以用自由空间通信。最近几年出现了量子保密通信,也采用的是激光。
激光在其他方面还有很多用途,像眼科治疗,如果眼底视网膜有病变,或者视网膜脱落了,用黄颜色的激光焊接视网膜,就不容易出事故。还有前列腺的微创治疗,过去手术治疗需要住院,而利用强激光,如用绿色的百瓦的强激光,相当于是微创手术,创伤比较小。用蓝色激光去检查癌症,用红色激光对此进行治疗,效果也非常好。用红色激光照癌症细胞的话,对正常细胞杀伤力比较小,对破坏性癌症细胞杀伤力比较大。同时还可以利用激光的强度,应用在加工方面。如用几千瓦的激光做汽车的焊接,这个应用已经非常普遍。如钻井机,飞机、飞船上的一些焊接、加工,都有可能用到强激光。
什么是激光电视?
激光电视是由采用反射式超短焦投影技术的激光光源投影机和投影幕布组成,在亮度较高的环境下也能展现很好的画面。
(来源:东南商报 记者:薛智谊)
发布时间 : 2018-04-28
2018德国汉诺威:华制智能联合大族激光发布装备智能化解决方案
当地时间4月24日,2018年汉诺威工业博览会期间,华制智能联合全球领先的激光装备企业大族激光发布装备智能化解决方案。华制智能将与大族激光在装备智能化、智能工厂解决方案领域进行深度合作,全面贯彻“中国制造2025”的实施。华制智能董事长夏妍娜、大族激光装备集团总经理陈焱出席了本次发布会。
此次,华制智能与大族激光发布的装备智能化联合解决方案囊括了基于“智造云”的设备智能化研发、设备智能化管理与运维、工业大数据分析与决策等智能制造的垂直领域。
“华制智造云平台”基于云端化、模块化、标准化、产品化构建云端平台环境,搭载工业数采系统,支持海量设备接入,拥有界面组态、逻辑配置、接口管理等模块化工具,支持SaaS应用的组装配置,可与第三方共同开发。智造云平台已成熟的应用包括设备建模、设备监控、故障分析、预测维护等设备云应用;计划排产、工程管理、品质管理、生产追溯等生产云应用;订单管理、运输管理、调度管理等物流云应用;以及工业建模、深度学习、智能分析等工业大数据云。
国产装备的工业互联网接入,是智能制造趋势,也契合了中国制造2025的国家大计。本次与大族激光携手,华制智能计划将进一步发挥智造云平台在设备互联、生产管理、数据建模分析等方面的积淀,聚焦大族激光在激光切割、焊接、3D打印、精密加工等领域的装备产品,针对性构建设备智能操控、设备智能运维、设备智能分析等应用,携手打造自感知、自调节、自诊断、自适应、自优化的智能化制造装备。通过设备智能化应用,真正让数据说话、让数据驱动效率革命。
大族激光作为世界知名的激光加工设备生产商,近年来,在装备智能化领域取得的成果备受国家关注。2016年10月,国务院总理李克强考察大族激光并表示“这里看到了中国制造转型升级的路径和希望。”2018年2月,大族激光亮相《大国重器Ⅱ:发动中国》展示了其在智能装备与核心关键技术领域的自主创新成就与突破。
在工业4.0、“中国制造2025”的国家战略及行业大背景下,华制智能和大族激光将共同携手助力中国装备制造企业的智能化升级,助推中国制造新跨越。
发布时间 : 2018-04-27