Denis Meyer

Lidar, Arduino, Raspberry Pi, Laser, ToF et les autres

26 septembre 2018, 12:00
YDLidarX4 Elektor-TVOn le devine, le mot LiDAR, avec Li pour light, désigne un dispositif optoélectronique d’écholocalisation. D'où l'on déduit qu'au lieu d'émettre des impulsions de radiofréquences, le lidar émet un faisceau laser pulsé dont l'écho permet de déterminer la distance d'un obstacle réfléchissant la lumière. Calqué sur radar, ce mot existe depuis une cinquantaine d’années en fait, mais on ne l’a jamais lu et entendu aussi souvent que ces derniers temps. La première raison est que l’on n’a jamais auparavant autant parlé de voitures à pilotage automatique ni de robots mobiles capables de se mouvoir dans un environnement inconnu et de le cartographier en temps réel.
La deuxième raison est l’avènement de lidars bon marché, à la portée de tous, aux caractéristiques néanmoins très intéressantes. Peu à peu s'est développée la possibilité d’utiliser, pour commander un lidar, des logiciels ouverts, eux-aussi désormais sortis du stade expérimental.

Lidar, Arduino, Raspberry Pi, TOF, laser et les autres

Même sans être un spécialiste des techniques mises en oeuvre, l’association d’un lidar, qu'il soit fixe, oscillant ou rotatif, et d’un Arduino (ou d’un Raspberry Pi) permet d’aller vraiment très loin dans la mesure de distance ou la numérisation d'un volume par écholocalisation. Dans le haut de la gamme des applications possibles avec le principe du lidar, celui-ci peut s’enorgueillir d’offrir une précision de quelques centimètres lors de de cartographie en relief (3D)  d'une vaste surface accidentée. Sa portée atteint des centaines de kilomètres pour des systèmes spatiaux ! Parmi les champs d’application on citera la reconstitution en relief (dite 3D) d’environnements (architecture, urbanisme, spéléologie, archéologie), la télémétrie en temps réel pour le pilotage automatique de véhicules terrestres ou spatiaux, le contrôle de vitesse sur la route (flash !), la topographie de précision de la Terre ou d'autres corps rocheux du système solaire. ou encore en foresterie pour observer la canopée.

Triangulation, détection de phase, temps de vol (ToF)

Cependant, avant de se lancer dans la détection rapide d’obstacles, ou dans la mesure de distance et la cartotographie, il faut se familiariser avec des notions de mesure variées telles que la triangulation ou la mesure de phase d'une onde réfléchie ou encore la mesure du «temps de vol» (TOF = time of flight) de la lumière. À moins d'utiliser des capteurs et des logiciels qui se chargent de régler ces problèmes-là pour nous. 
Rien de mieux pour se faie une idée que des exemples et quelques (courtes) vidéos bien faites. 
Sur la première, un lidar fixe, monté sur un bras oscillant commandé par un Arduino, donne un résultat épatant. 
 

Dans cette séquence, un lidar TOF fixe mesure la distance en temps réel :

 Ici c'est un lidar tournant YDLiDAR X4 qui est utilisé avec le programme Google Cartographer pour une spectaculaire expérience de cartographie.
 

Sur  son canal YT, le même auteur propose d'autres applications de cartographie avec ROS, YDLIDAR X4 et un Raspberry pi 3 B+.
Dans son assortiment, l'e-choppe d'Elektor propose plusieurs nouveaux produits qui permettent de mener à bien de telles expérimentations (voir ci-dessous).
Chargement des commentaires...
articles apparentés