🤦🏼 🔱 🍂 भविष्य के लिडार: 128 के बजाय 11,000 लेजर 👨🏼‍🍳 🖥️ 🚣🏽

लिडार सेंसरों के संचालन का सिद्धांत आसपास की वस्तुओं से लेज़रों के प्रकाश को प्रतिबिंबित करना और बिंदुओं का त्रि-आयामी बादल बनाना है। पहला आधुनिक त्रि-आयामी लिडार 2005 DARPA ग्रैंड चैलेंज के लिए बनाया गया था, जो मानव रहित वाहनों के बीच मुख्य प्रतियोगिता थी। आजकल, कई विशेषज्ञ मानवरहित वाहनों के लिए लिडार को एक महत्वपूर्ण तकनीक मानते हैं।

वेलोडेन द्वारा बनाए गए मूल 2005 लिडार में 64 लेज़रों का एक ऊर्ध्वाधर सरणी था जो 360 डिग्री घुमाया गया था, और सरणी में प्रत्येक लेजर को एक उचित डिटेक्टर के साथ सावधानीपूर्वक संरेखित करना था। इस जटिलता ने कीमत को $ 75,000 तक पहुंचा दिया है। आज, उच्च-अंत लिडार पर अभी भी हजारों डॉलर खर्च होते हैं।

अब दर्जनों स्टार्टअप सस्ते लिडार बनाने की कोशिश कर रहे हैं। उनमें से कई एकल लेजर बीम का उपयोग करके कीमत को कम करने की कोशिश कर रहे हैं, जो दो-समन्वित मॉडल में स्कैन किया गया है।

हालांकि, अन्य लिडार कंपनियां एक अलग दिशा में आगे बढ़ रही हैं: वे हजारों लेज़रों के साथ लिडार का निर्माण कर रही हैं। Sense $ 3,000 के लिए 11,000 लेज़रों के साथ लिडार बेचता है। इबेओ नामक एक अन्य कंपनी 10,000 से अधिक लेज़रों के साथ लिडार पर काम कर रही है।

स्पष्टता के लिए, हम ध्यान दें कि नया Ibeo लिडार अभी तक जारी नहीं किया गया है, और इसलिए हम नहीं जानते कि यह कितना अच्छा काम करेगा, और सेंस लिडार का प्रदर्शन सर्वश्रेष्ठ वेलोडाइन लिडार के प्रदर्शन से दूर है। सेंस लिडार रेंज 15 से 40 मीटर तक है, जबकि कुछ वेलोडाइन मॉडल 200 मीटर की दूरी पर काम करते हैं।

हालाँकि, Sense CEO Scott Burroughs का कहना है कि उनकी कंपनी अभी शुरुआत कर रही है। सेंस एक नए सेंसर पर 200 मीटर की रेंज के साथ काम कर रहा है, जो अगले साल खत्म होने वाला है। यह योजना है कि यह मॉडल बाजार के नेताओं के साथ प्रतिस्पर्धा करने में सक्षम होगा। बदले में, Ibeo का मोटर वाहन उद्योग के साथ गहरा संबंध है, जो कंपनी को कार निर्माताओं के भागीदारों के साथ प्रमुख लेनदेन में प्रवेश करने की अनुमति देता है।

माइक्रोट्रांसफर प्रिंटिंग

सेंस और इबियो दोनों ही एक सस्ते प्रकार के लेजर - वीसीएसईएल लेजर का उपयोग करते हैं। ये लेजर पारंपरिक अर्धचालक प्रौद्योगिकी का उपयोग करके निर्मित किए जा सकते हैं, जो आपको एक वेफर पर हजारों या लाखों डिवाइस लगाने की अनुमति देता है। पहले हमने Ouster नामक एक और स्टार्टअप के बारे में बात की थी , उनका लिडार VCSEL पर आधारित है।

सेंस लिडार में ओस्टर लिडार की तुलना में बहुत अधिक लेजर हैं। इसे प्राप्त करने के लिए, Sense एक तकनीक का उपयोग करता है जिसे माइक्रोट्रांसफर प्रिंटिंग कहा जाता है ।

एक चिप पर कई हजार VCSELs रखना मुश्किल नहीं है। लेकिन 11,000 लेज़रों के साथ एक चिप बनाते समय, आपको समस्या हो सकती है। एक छोटे से क्षेत्र में इतनी मात्रा में ऐसे लेजर बड़ी मात्रा में गर्मी उत्पन्न कर सकते हैं। आपके पास आंखों की सुरक्षा के मुद्दे भी हो सकते हैं। ऊर्ध्वाधर विकिरण लेज़र उन आवृत्तियों पर काम करते हैं जो रेटिना को नुकसान पहुंचा सकते हैं, और मानव आंख के उद्देश्य से 11,000 लेजर स्थायी चोट का कारण बन सकते हैं।

सेंस के पास इस समस्या का एक स्मार्ट समाधान है: लेजर वितरण। गैलियम आर्सेनाइड प्लेट पर ऊर्ध्वाधर विकिरण के साथ हजारों पराबैंगनीकिरण स्थापित करने के बाद, सेंस उन्हें लेजर इंस्टॉलेशन के घनत्व को काटते हुए एक नए गर्मी-संचालन सिरेमिक सब्सट्रेट में स्थानांतरित करता है।

इस बिंदु पर, माइक्रोट्रांसफर प्रिंटिंग खेल में आती है। यह तकनीक एक रबर स्टैम्प का उपयोग करती है, जिसके तल में रबर प्रोट्रूशियंस के साथ एक जाली होती है। जब प्रोट्रूशियंस में से एक ऊर्ध्वाधर विकिरण के साथ एक लेजर को छूता है, तो इसे स्थैतिक बिजली की मदद से उठा सकते हैं।

प्रोट्रूशियन्स को व्यवस्थित किया जाता है ताकि प्रत्येक एन चिप्स (क्षैतिज और लंबवत दोनों की गिनती) को मूल प्लेट से उठाया जाए और एक नए सब्सट्रेट पर रखा जाए। अगला, मोहर अगले लिडार के लिए निम्नलिखित स्लॉट से चिप्स का एक सेट एकत्र करता है। इस प्रकार, एक एकल सिलिकॉन वेफर कई लिडार के लिए 11,000 लेज़रों की असेंबली बना सकता है।

सेंस अपने लिडार की रेंज को बढ़ाना चाहता है

दृश्य को क्रमिक रूप से स्कैन करने के बजाय (जैसा कि अधिकांश लिडार करते हैं), सेंस लिडार अपने 11,000 लेज़रों का उपयोग करके एक ही दृश्य में पूरे दृश्य को रोशन करते हैं, जिसके बाद सेंसर बैकलाइट के लिए सभी दिशाओं से प्रतिबिंबित होने में लगने वाले समय को मापता है।

इस तरह के फ्लैश लिडार, एक नियम के रूप में, एक छोटी सी सीमा होती है, क्योंकि पूरे दृश्य को प्रकाश में लाने से तथ्य यह होता है कि प्रकाश पिक्सल के बीच की जगहों में खो जाता है। संक्षेप में, दृश्य को रोशन करने के लिए बड़ी मात्रा में प्रकाश का उपयोग करके जानवर बल द्वारा इस समस्या को हल करता है। लेज़रों के वितरण से उत्पन्न गर्मी का सामना करने और मानव आंखों को नुकसान पहुंचाने में मदद मिलती है - ऐसी दृष्टिकोण से उत्पन्न होने वाली समस्याएं।

हालांकि, ओस्टर के सीईओ एंगस पास्कला ने कहा कि सेंस के दृष्टिकोण में एक महत्वपूर्ण खामी है: उच्च बिजली की खपत। "अधिक बिजली, अधिक सेंसर" - एंगस के लिए एंगस टिप्पणी। "बड़े सेंसर, उच्च कीमत और एकीकरण की जटिलता अधिक होती है।"

इस तथ्य के बावजूद कि वर्तमान सेंस उत्पाद अग्रणी कंपनियों के लिडार की तुलना में अधिक बिजली की खपत करते हैं, उनके पास छोटी रेंज है। इसके अलावा, Ouster और Velodyne से लिडार 360 डिग्री घूमते हैं, जबकि आपको एक समान कोटिंग प्राप्त करने के लिए कई सेंस लिडार की आवश्यकता होगी।

बरोज़ की योजना 2021 में 200 मीटर की सीमा के साथ एक लिडार को मुक्त करने की है। इस लिडार में 11,000 से अधिक लेजर होंगे, हालांकि सटीक संख्या अभी भी अज्ञात है। मुख्य उद्देश्य ऊर्जा की खपत में समान रूप से उल्लेखनीय वृद्धि के बिना एक लंबी श्रृंखला प्राप्त करना होगा।

एकल-फोटॉन हिमस्खलन डायोड फैशन में आते हैं

इस समस्या का एक समाधान नई पीढ़ी के लिडार सेंसरों में परावर्तित लेजर बीम का पता लगाने के लिए एकल-फोटोन हिमस्खलन डायोड (एसपीएडी) की एक सरणी का उपयोग करना है । यह ओस्टर लिडार के साथ एक और समानता है जो SPAD का उपयोग करता है। में अर्स टेक्निका के साथ एक साक्षात्कार 2018 में, Pacala ने कहा कि उनकी दीर्घकालिक रणनीति, एकल फोटॉन हिमस्खलन डायोड पर खड़ी विकिरण लेज़रों के दो आयामी सरणियों और सेंसर का उपयोग करने के लिए LIDARs पैदा करेगा जो है कि कैमरों की तरह काम - एक उत्पाद है कि भावना की योजना अगले साल लागू करने के लिए।

जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है कि सिंगल-फोटोन हिमस्खलन डायोड पर सेंसर एक फोटॉन का पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील होते हैं। ऊर्ध्वाधर विकिरण वाले लेजर की तरह, उन्हें पारंपरिक सिलिकॉन तकनीक का उपयोग करके बनाया जा सकता है, जो उन्हें स्केलिंग के मामले में सस्ते होने की अनुमति देता है। इन सेंसरों की अधिक संवेदनशीलता से सेंस को मिलने वाली लेजर लाइट की मात्रा के लिए अधिक रेंज हासिल करने में मदद मिल सकती है।

दिलचस्प बात यह है कि, इबो अपने अगली पीढ़ी के लिडार में सिंगल-फोटोन हिमस्खलन डायोड का उपयोग करने की योजना भी बना रहा है।

इबो कोई स्टार्टअप नहीं है। 2005 के DARPA ग्रैंड चैलेंज में उनके कुछ लिडर्स ने भाग लिया, हालाँकि कंपनी की भागीदारी को नजरअंदाज कर दिया गया था क्योंकि उनके लिडार में केवल 4 स्कैन लाइनें थीं, जबकि वेलोडाइन लिडार में 64 थे। Ibeo ने कई साल पहले एक बड़ा तख्तापलट किया था ऑडी का लिडार कॉन्ट्रैक्ट पहली बार लिडार उत्पादन कारों में लगाया गया है। Ibeo का अल्पसंख्यक शेयरधारक ZF Friedrichshafen है, जो उन्हें ऑटोमोबाइल के लिए सेंसर की आपूर्ति के लिए और भी अधिक अनुबंधों में प्रवेश करने में मदद करता है।

गुरुवार को दिए गए एक साक्षात्कार में, इबेओ सीओओ मारियो ब्रैम ने एर्स को बताया कि इबेओ से अगली पीढ़ी का लिडार इस साल के अंत में बाहर आना चाहिए और इसमें ऊर्ध्वाधर विकिरण लेजर और आयाम 128 के सिंगल-फोटोन हिमस्खलन डायोड 80 से 80 तक होंगे। इबियो एक मॉड्यूलर डिजाइन के लिए प्रयास करता है। जो कंपनी को विभिन्न क्षमताओं के साथ मॉडल की एक श्रृंखला बनाने के लिए विभिन्न प्रकाशिकी का उपयोग करने की अनुमति देगा - लंबी दूरी के लिडार से एक छोटे से देखने के कोण से कम कोण के साथ चौड़े कोण वाले लिडार से। इबेओ 2022 या 2023 की शुरुआत से बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए ऑटोमोटिव चिंताओं के लिए बेची जाने वाली इन लिडार को सस्ता बनाना चाहता है।

स्पष्ट सवाल यह है कि Ibeo तापमान और आंखों की सुरक्षा के मुद्दों को कैसे हल करेगा जो कि सेंस माइक्रोट्रांसफर प्रिंटिंग का उपयोग करके हल करता है। एक समाधान अत्यधिक संवेदनशील सिंगल-फोटोन हिमस्खलन डायोड का उपयोग करना है, इसलिए इबियो अपने लेज़रों की उत्पादन शक्ति को कम कर सकता है ताकि मानव आंखों को शक्ति और खतरे के साथ समस्याओं से बचा जा सके। एक अन्य समाधान प्रत्येक लेजर और सेंसर के बीच एक सीधा संबंध का उपयोग करना है, जो "खो" फोटॉनों की संख्या को कम करेगा। हमारी बातचीत के दौरान, ब्रैम ने कहा कि मोटर वाहन बाजार का प्रतिनिधित्व करने वाले ग्राहकों के लिए कम शक्ति एक प्राथमिकता है।

दूसरी ओर, यह पता लगा सकता है कि यह दृष्टिकोण सेंस द्वारा उपयोग किए जाने वाले माइक्रोट्रांसफर प्रिंटिंग तकनीक के बिना लागू करना मुश्किल है, जबकि इबियो और ओस्टर इसके बिना ठोस-राज्य लिडार बनाने की कोशिश करेंगे।

सुधार: पहले मैंने कहा था कि सेंस द्वारा उपयोग किए जाने वाले ऊर्ध्वाधर विकिरण लेजर सिलिकॉन से बने होते हैं - वास्तव में वे गैलियम आर्सेनाइड पर आधारित होते हैं।

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