De nos jours, nous entendons de plus en plus parler de l’utilisation de la technologie LiDAR, que ce soit avec les derniers Iphone d’Apple ou bien dans la cartographie de sites archéologiques. Dans le monde de l’industrie aussi, nombreuses sont les applications qui utilisent ce système de détection.
Mais en quoi consiste cette technologie ? Dans quelles applications utilise-t-on des LiDAR ?
LiDAR est l’acronyme de LIght Detection And Ranging, ce qui signifie la détection et l’estimation de la distance par la lumière.
Concrètement, le LiDAR est un capteur laser qui mesure le « temps de vol » («TOF» ou «Time-Of -Flight») basé sur l’analyse des propriétés d’un faisceau laser infrarouge renvoyé par la cible vers son émetteur.
Le LiDAR émet des centaines de milliers d’impulsions laser infrarouge par seconde sur une surface cible puis mesure le temps que met la lumière à revenir vers lui (écho).
À partir de la mesure du temps de parcours du laser, il est capable de calculer la distance - Distance = (Vitesse de la lumière x Temps écoulé)/2.
En faisant varier la position angulaire de l’envoi de l’impulsion laser, le capteur laser est capable d’évaluer une zone de nuage de points en 2D.
Et en scannant plusieurs plans de numérisation, il est possible de déterminer des volumes en 3D.
Le LiDAR offre une résolution et une précision que l’on ne retrouve pas dans d’autres technologies comme le RaDAR ou l’ultrason. En effet, le LiDAR est capable de mesurer des distances au centimètre près (plus d'informations dans notre article : LiDAR, RaDAR ou capteurs à ultrasons, quelle technologie utiliser) !
Selon les capteurs de distance laser utilisés, les zones couvertes par les LiDAR peuvent être plus ou moins vastes, s‘étendant de quelques centimètres à plusieurs kilomètres.
Que ce soit pour des fins géographiques ou industrielles, la cartographie réalisée par un scanner LiDAR, permet de créer des cartes de l’environnement ou de lieux en fonction de caractéristiques naturelles.
Par exemple, les archéologues utilisent ce système de capteur de distance afin de repérer et d’étudier des vestiges sur de grandes étendues recouvertes de végétation.
Depuis peu, l'Institut national de l'information géographique et forestière travaille sur une carte topographique en haute définition de la France. La carte sera composée d'un nuage de points obtenus avec des capteurs LiDAR. Dans quelques années, il sera alors possible de visualiser tout le pays en 3 dimensions. Le but de cette cartographie gargantuesque est entre autres, de prévenir des risques naturels, la connaissance de la ressource forestière, la gestion des parcelles agricoles, l’aménagement du territoire, la préservation de la biodiversité, la sécurité intérieure, la transition énergétique...
Les capteurs LiDAR assistent les robots mobiles lors de la localisation, la cartographie et la navigation autant que lors de la coordination du mouvement de conduite ou l’amarrage.
Les scanner laser permettent plus de flexibilité, de précisions et de liberté de mouvement aux véhicules sans conducteur. Couplés avec des capteurs intelligents, les données brutes peuvent être transformées en instructions de travail pour les AGV ou permettent d’obtenir des résultats de localisation précis des plateformes mobiles autonomes dans les entrepôts.
Selon le type de capteurs utilisés ou d’applications intégrées, le véhicule sera en mesure d’agir sans intervention humaine. Il pourra par exemple, ralentir à l’approche d’un individu ou bien choisir un meilleur itinéraire pour contourner l’obstacle qui se trouve sur son chemin (plus d'information dans notre article : L’AGV SUitee Cobotics réinvente le travail dans la Grande Distribution pour le rendre plus efficace).
Les systèmes LiDAR sont également utilisés pour la prévention des collisions avec des objets ou des personnes. Plus efficaces en 3D qu’en 2D pour ce type d’application, le capteur LiDAR 3D balaye plusieurs plans à angles décalés simultanément. Ainsi, il détecte de manière efficace aussi bien les objets très plats et proches du sol que ceux en hauteur. Il est aussi capable de distinguer une forme humaine.
Aussi bien utilisé pour la protection des bâtiments que sur des sites sensibles, le LiDAR est la solution la plus flexible en termes d’intégration (pas besoin d’éclairage additionnel car l’émetteur et le récepteur sont dans le même appareil) avec une zone de détection personnalisable. Des algorithmes permettent de filtrer les alertes selon la taille et la vitesse de détection, ceci combiné à des filtres météorologiques performants (brouillard, pluie…). Ces dispositifs sont robustes, ils peuvent s’intégrer dans tout type d’installation extérieures sans problème. Ils ne font pas de prise d’image, donc le respect de l’anonymat est garanti. Ce qui est conforme à la réglementation RGPD. Sa portée, quant à elle, est limitée à 80m.
Utilisés dans des applications stationnaires et mobiles, les scanners LiDAR peuvent déclencher le ralentissement ou l'arrêt d'une machine ou d'un véhicule en toute sécurité dès qu'ils détectent une personne, une partie du corps ou un obstacle inattendu à l'intérieur d’une zone définie préalablement.
Les capteurs LiDAR 2D (également scanners lasers 2D) conviennent aux tâches de mesure et de détection sur des surfaces. Peu importe l’angle d’installation des capteurs LiDAR 2D de SICK, ils sont toujours fiables et précis, en intérieur comme en extérieur. Pour la navigation, la détection ou la mesure : les capteurs LiDAR 2D fournissent des données de mesure fiables pour de nombreuses applications.
On peut trouver des LiDAR 2D de base aux alentours de 100€ et des LiDAR plus évolués au-dessus de 5000€.
Les capteurs LiDAR 3D (également scanners laser 3D) détectent l’environnement presque sans lacune, que les objets soient en mouvement ou non. C’est la raison pour laquelle les capteurs LiDAR 3D sont parfaits pour des applications telles que la prévention contre les collisions sur des véhicules automatiques ou la cartographie. La gamme de LiDAR 3D SICK est très fournie.
On peut trouver des LiDAR 3D de base aux alentours de 100€ et des LiDAR plus évolués au-dessus de 5000€.
Les capteurs LiDAR permettent des applications très variées : industrie, sureté des bâtiments, cartographie, classification d’objets comme les véhicules par exemple… Non sensibles à l’environnement extérieur, ils assurent une détection et une mesure précises quelles que soient les conditions météorologiques. Dans certaines applications, le couple LiDAR/Caméra permet une fusion des données afin de créer des informations 3D encore plus pertinentes.
Aujourd’hui les technologies principales utilisées sont les miroirs ou les optiques tournants mais des LiDAR « solid state » commencent à apparaitre et donnent de nombreuses nouvelles perspectives d’applications.
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