Thế giới công nghệ quét 3D đã đạt được một cột mốc quan trọng, với các hệ thống LIDAR tự làm giờ đây đã trở nên dễ tiếp cận đối với người đam mê ở mức giá đáng ngạc nhiên. Dự án PILIDAR được giới thiệu trong các cuộc thảo luận gần đây cho thấy cách những người đam mê có thể tự xây dựng máy quét toàn cảnh 3D 360° của riêng họ bằng cách sử dụng các linh kiện có sẵn với giá dưới 300 đô la, một sự tương phản rõ rệt so với hàng nghìn đô la mà các hệ thống này đã từng có giá chỉ một thập kỷ trước đây.
 |
|---|
| Một ảnh chụp màn hình kho lưu trữ GitHub của dự án PILIDAR, nổi bật với những đóng góp mã nguồn mở cho công nghệ quét 3D giá cả phải chăng |
Sự Phổ cập của Công nghệ LIDAR
Công nghệ LIDAR (Light Detection and Ranging), từng chỉ dành riêng cho các ứng dụng cao cấp như xe tự lái và robot công nghiệp, đã trải qua sự giảm giá mạnh mẽ. Các thành viên cộng đồng nghiên cứu dự án PILIDAR đã xác định rằng một hệ thống tự làm hoàn chỉnh có thể được lắp ráp với giá khoảng 200-280 đô la bằng cách sử dụng các linh kiện có sẵn trên thị trường. Điều này bao gồm các lựa chọn cho cảm biến LIDAR từ 70-160 đô la, một Raspberry Pi 4 (50 đô la), động cơ bước (10 đô la), và module camera (60 đô la).
Thật ấn tượng khi chi phí của công nghệ LIDAR có thể sử dụng được hiện nay đã nằm trong tầm với của các dự án cá nhân. Các cảm biến được sử dụng trên những chiếc xe tự lái đầu tiên (từ các công ty như SICK, v.v.) có lẽ hoạt động tốt hơn nhưng mức giá nhiều nghìn đô la không thực sự khả thi cho việc thử nghiệm tại nhà.
Sự giảm giá này đại diện cho một sự thay đổi cơ bản về khả năng tiếp cận. Các dự án trước đây đòi hỏi sự hỗ trợ từ các tổ chức giờ đây đã nằm trong tầm tay của các nhà sáng tạo cá nhân, sinh viên và doanh nghiệp nhỏ. Cụ thể, dự án PILIDAR kết hợp một LIDAR kênh đơn với một camera mắt cá để tạo ra các bản quét 3D toàn diện về môi trường.
Chi phí thành phần máy quét LIDAR tự làm (Ước tính cộng đồng)
-
Lựa chọn cảm biến LIDAR:
- LD06: $80
- LD19: $70
- STL27L: $160
- TFmini (được sử dụng trong PILIDAR): Phạm vi 0-12 mét
-
Các thành phần khác:
- Camera và ống kính: $60
- Raspberry Pi 4: $50
- Động cơ bước NEMA17: $10
- Nguồn điện: Không bao gồm trong ước tính
-
Tổng chi phí ước tính: $200-280 chưa bao gồm nguồn điện
Thông số kỹ thuật PILIDAR
- Độ phân giải góc: 0.045° (5760 điểm trên 360°)
- Tần số lấy mẫu: 1000 Hz (TFmini)
- Tốc độ quay: ~15 RPM
- Phạm vi tối đa: 12 mét (thay đổi theo điều kiện ánh sáng môi trường)
- Hệ thống: Raspberry Pi OS Lite, Phiên bản Kernel 5.10.63
Giới hạn Kỹ thuật và Ứng dụng Thực tế
Mặc dù những hệ thống LIDAR giá rẻ này cung cấp khả năng ấn tượng, chúng vẫn có những hạn chế so với các đối tác công nghiệp. TFmini LIDAR được sử dụng trong dự án PILIDAR có phạm vi tối đa là 12 mét, ít hơn đáng kể so với các cảm biến tầm xa được sử dụng trong xe tự lái. Các thành viên cộng đồng lưu ý đây là nơi chi phí bắt đầu tăng mạnh - nguồn sáng, bộ lọc và cảm biến cần thiết cho phạm vi xa hơn làm tăng giá theo cấp số nhân.
Mặc dù có những hạn chế này, thế hệ LIDAR giá rẻ hiện tại hoàn toàn phù hợp với nhiều ứng dụng. Lập bản đồ trong nhà, điều hướng robot nhỏ, quét kiến trúc và các dự án giáo dục đều có thể được thực hiện hiệu quả. Các kết quả được chia sẻ trong dự án PILIDAR cho thấy các hình ảnh trực quan đám mây điểm 3D ấn tượng có thể được xem và thao tác trên các nền tảng như Sketchfab.
 |
|---|
| Máy in 3D đang hoạt động, tạo ra các thành phần có thể được sử dụng trong các dự án công nghệ tự làm như hệ thống LIDAR PILIDAR |
Cuộc tranh luận về LIDAR trong ngành Ô tô
Khả năng tiếp cận của công nghệ LIDAR đã làm dấy lên lại các cuộc thảo luận về việc sử dụng nó trong xe tự lái, đặc biệt liên quan đến quyết định của Tesla về việc loại trừ LIDAR khỏi phương pháp tự lái của họ. Các thành viên cộng đồng đã bày tỏ ý kiến mạnh mẽ về lựa chọn thiết kế này, với nhiều người đặt câu hỏi về sự khôn ngoan của việc chỉ dựa vào camera và thị giác máy tính khi công nghệ cảm biến độ sâu giá rẻ đã tồn tại.
Một số người bình luận chỉ ra rằng yêu cầu LIDAR cấp độ ô tô khác biệt đáng kể so với các ứng dụng dành cho người đam mê, với phạm vi nhiệt độ cực đoan, tiêu chuẩn độ bền và yêu cầu xử lý làm tăng chi phí. Những người khác lưu ý rằng các hệ thống LIDAR ô tô thế hệ hiện tại đã giảm xuống còn 500-700 đô la, với thiết bị thế hệ tiếp theo dự kiến sẽ giảm xuống dưới 200 đô la khi quy mô sản xuất tăng lên.
Mối quan ngại về Chuỗi cung ứng
Cuộc thảo luận của cộng đồng cũng đề cập đến cách các diễn biến địa chính trị gần đây có thể ảnh hưởng đến không gian sở thích điện tử. Thuế quan đối với hàng nhập khẩu từ Trung Quốc đã tạo ra sự không chắc chắn cho các doanh nghiệp nhỏ và người đam mê phụ thuộc vào các linh kiện giá rẻ. Một số thành viên cộng đồng bày tỏ lo ngại về cách các chính sách thương mại này có thể ảnh hưởng đến tính khả thi của các dự án như PILIDAR, vốn phụ thuộc vào cảm biến và thiết bị điện tử chi phí thấp thường được sản xuất tại Trung Quốc.
Trong khi các công ty lớn hơn có thể có nguồn lực để điều chỉnh chuỗi cung ứng của họ, các nhà sáng tạo cá nhân và doanh nghiệp nhỏ phải đối mặt với những thách thức lớn hơn khi giá linh kiện biến động bất ngờ. Điều này làm nổi bật sự cân bằng tinh tế giữa việc thúc đẩy sản xuất trong nước và duy trì khả năng tiếp cận đổi mới ở cấp cơ sở.
Dự án PILIDAR đại diện cho một sự phát triển thú vị trong việc phổ cập công nghệ cảm biến tiên tiến. Khi giá linh kiện tiếp tục giảm và cộng đồng chia sẻ nhiều thiết kế mã nguồn mở hơn, chúng ta có thể mong đợi thấy các ứng dụng ngày càng phức tạp xuất hiện từ các garage và không gian sáng tạo trên khắp thế giới. Liệu những đổi mới tự làm này sẽ ảnh hưởng đến các ứng dụng thương mại hay không vẫn còn phải xem, nhưng chúng chắc chắn mở rộng các khả năng cho giáo dục, thử nghiệm và giải quyết vấn đề sáng tạo.
Tham khảo: PILIDAR - DIY 360° 3D Panorama Scanner