Cara Baru Melihat Dunia dengan Teknologi LiDAR
Light Detection and Ranging atau bisa kita sebut dengan LiDAR merupakan sebuah metode untuk merepresentasikan suatu model benda dengan memanfaatkan pancaran cahaya berbentuk pulsa laser. Teknologi LiDAR akan mengumpulkan data yang mengandung informasi tentang jarak antara pemancar laser dengan objek yang memantulkan kembali cahaya tersebut kemudian data tersebut dikonversi oleh perangkat LiDAR untuk menjadi gambar atau mapping dari suatu objek baik dalam bentuk dua dimensi maupun tiga dimensi. Sekilas prinsip kerja teknologi LiDAR mirip seperti SONAR maupun RADAR, namun bedanya yaitu perangkat SONAR menggunakan pantulan gelombang suara untuk mendeteksi objek, perangkat RADAR menggunakan gelombang elektromagnetik (radio) untuk mendeteksi objek, sedangkan LiDAR menggunakan pantulan cahaya untuk mendeteksi objek.
Bagaimana Cara Kerja LiDAR?
Seperti yang telah dibahas singkat tadi, sebenarnya LiDAR sendiri merupakan perangkat yang memanfaatkan gelombang cahaya untuk mengukur jarak ke target. Jarak dapat diukur dengan cara mengirimkan pulsa laser kemudian merekam jeda waktu yang dibutuhkan bagi cahaya laser tersebut untuk dipantulkan kembali dari objek ke sensor. Proses ini dilakukan secara terus menerus bahkan bisa sampai jutaan kali per detik menggunakan algoritma canggih untuk memproses datanya sehingga tercipta pemetaan objek dan lingkungan dua atau tiga dimensi yang detail.
Salah satu metode yang umum digunakan untuk pemetaan berbasis LiDAR yaitu SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) yaitu suatu metode pemetaan suatu area dengan memanfaatkan sensor LiDAR sebagai sensor sekaligus pemancar datanya dan algoritma software khusus untuk mengkonversi data tersebut menjadi file mapping. Nantinya data mapping ini dapat digunakan untuk keperluan autonomous vehicle, robotika, topologi permukaan bumi, dan sebagainya.
Jenis - Jenis Sensor LiDAR
Ada beberapa jenis sensor LiDAR yang dapat kita temukan. Beberapa diantaranya adalah sebagai berikut :
- Mechanical LiDAR : Merupakan tipe sensor LiDAR yang menggunakan cermin / lensa berputar untuk menyebarkan pancaran sinar laser ke segala arah.
- Solid-State LiDAR : Merupakan tipe sensor LiDAR yang menggunakan gelombang stasioner dan Micro Electro Mechanical System (MEMS) untuk mengontrol penyebaran sinar laser ke segala arah.
- Flash LiDAR : Merupakan tipe sensor LiDAR yang memancarkan pulsa laser berkekuatan tinggi. Pulsa laser tersebut nantinya akan tersebar ke permukaan objek atau ruangan sekaligus, sehingga memungkinkan pengambilan data mapping dengan sangat cepat.
Perbedaan LiDAR 2D dan LiDAR 3D
Sistem LiDAR bisa kita kategorikan menjadi dua macam apabila melihat dari jenis mapping yang dihasilkan. Tipe LiDAR yang dimaksud adalah LiDAR 2D dan LiDAR 3D. Perbedaan utama antara LiDAR 2D dan LiDAR 3D terletak pada jumlah informasi yang dapat dikumpulkan oleh sensor mengenai objek yang ada di lingkungan sekitar. Sistem LiDAR 2D hanya bisa mengumpulkan data mengenai jarak dan sudut dari suatu objek dalam format single-plane. Ini artinya sistem LiDAR 2D hanya dapat membuat map dua dimensi dari objek di lingkungan sekitar. Hasil dari map dua dimensi tersebut memuat informasi mengenai dimensi dan lokasi objek yang telah dipindai dan dipresentasikan dalam bentuk map datar.
Di sisi lain, LiDAR 3D dapat mengumpulkan data mengenai jarak dan sudut objek dalam format multiple-plane umumnya dalam vertical plane dan horizontal plane. Hal ini memungkinkan LiDAR 3D untuk membuat map tiga dimensi yang lebih detail. Map tiga dimensi yang dihasilkan dapat memuat informasi mengenai lokasi, ukuran, dan bentuk dari objek yang telah dipindai oleh sensor dalam bentuk map tiga dimensi.
Dalam prakteknya di dunia nyata, LiDAR 3D dapat menyediakan informasi yang lebih detail mengenai lingkungan sekitar, yang mana hal ini sangat berguna bagi kendaraan otonom dan robotika karena sistem dijalankan memang membutuhkan informasi mendetail mengenai lingkungan sekitar supaya baik robot maupun kendaraan otonom dapat memahami lingkungan sekitar, sehingga mereka dapat menjalankan sistem navigasi yang aman dan akurat. Kesimpulannya, LiDAR 3D memang dapat menyediakan informasi lebih detail mengenai lingkungan sekitar namun umumnya LiDAR 3D memang lebih mahal dan kompleks dibanding LiDAR 2D. Jadi dalam menentukan pemilihan LiDAR 2D atau LiDAR 3D nantinya dapat disesuaikan dengan sejauh apa kerumitan pengaplikasian dan budget yang tersedia.
Memilih Sensor LiDAR untuk Aplikasi Robotik
Aplikasi teknologi LiDAR di industri robotika umumnya dapat kita temukan pada sistem navigasi robot. Dengan adanya teknologi ini robot dapat "melihat" kondisi lingkungan sekitar, sehingga robot dapat bergerak ke suatu tujuan tanpa menabrak objek di sekitarnya. Jenis LiDAR yang digunakan bisa berupa LiDAR 2D maupun LiDAR 3D. Banyak pilihan sensor LiDAR yang dapat kita gunakan dalam membuat sebuah project robotika, berikut kami rangkum beberapa rekomendasi sensor LiDAR yang dapat teman - teman gunakan dalam membuat project robotika.
- LS LiDAR Series
LS LiDAR Series merupakan line-up sensor LiDAR dari Leishen LiDAR yang menghadirkan teknologi laser scanning system untuk keperluan kendaraan otonom dan aplikasi industri lainnya. Produk dari LS LiDAR menghadirkan teknologi pemindaian objek sekitar yang dapat dilakukan secara real-time serta menyediakan data pemindaian akurat mengenai objek dan pergerakannya, sehingga perannya sangat krusial bagi sistem navigasi robot dan kendaraan otonom. Produk dari LS LiDAR juga didesain secara kompak, kokoh, dan ringan sehingga mudah dipasangkan ke berbagai platform dan dapat digunakan di segala medan. Beberapa produk LiDAR andalan mereka antara lain: LS LiDAR M10 Pro, LS LiDAR C16, LS LiDAR CH128X1, LS LiDAR C32, dan LS LiDAR CH32.
LS LIDAR M10 PRO | LS LIDAR C16 | LS LIDAR CH128X1 | LS LIDAR C32 | LS LIDAR CH32 |
● Tipe : 2D LIDAR ● FOV : 360° ● Jarak Pemindaian : 10m ● Data Points: 20.000 pts/s ● Tes Getaran : 500 m/s² @ 11s ● Tes Guncangan : 5Hz - 2KHz, 3G rms ● Kecepatan Pindai : 12Hz ● Suhu Operasi : -10°C ~ 50°C ● Dimensi : 79.3 * 39mm
| ● Tipe : 3D LIDAR ● Catu Daya : 9 - 36VDC ● FOV Vertikal : 30°(-15° ~ 15°) ● Resolusi Vertikal : 2° ● Resolusi Horizontal : 5Hz (0.09°) / 10Hz (0.18°) / 20Hz (0.36°) ● Jarak Pemindaian : 150m max ● Data Points : 320.000 pts/s single echo, 640.000 pts/s dual echo ● Akurasi Jarak : +- 3cm ● IP Grade : IP67 ● Dimensi : 102 x 77.9mm | ● Tipe : 3D LIDAR ● Channel : 128 ● Teknik Pengukuran : TOF ● Panjang Gelombang : 905nm ● Klasifikasi Laser : Class 1 Eye-safe/ IEC 60825-1:2007 & 2014 ● Rentang Pengukuran : 200m max ● Akurasi pengukuran : ±3cm ● Resolusi sudut : 0.2°@10Hz (hor) 0.125 ° @ ROI , 0.25 ° @ Non-ROI (ver) ● Data Points : 760,000 pts/s ● Kecepatan Rotasi: 5,10,20, dan 25Hz ● FOV : Horizontal: 120° | Vertikal: 25°(-18°~7°) ● Keamanan: ISO26262 (ASILB） ● IP : IP6K9K ● Antarmuka : Automotive Ethernet 1000M PPS ● Tegangan kerja: 10V~36VDC ● Berat : 1kg ● Dimensi : 118 x 90 x 75 mm | ● Tipe : 3D LIDAR ● Catu Daya : 9 ~ 36VDC ● Panjang Gelombang : 905nm ● Kelas Laser : Class I (IEC-60825) ● Channel : 32 ● Metode Deteksi : TOF ● Jarak Deteksi : 150m max ● Akurasi : +- 3cm ● FOV (Horizontal) : 360° ● FOV (Vertikal) : 31°(-16° ~ 15°) ● Resolusi Horizontal : 5Hz (0.09°) / 10Hz (0.18°) / 20Hz (0.35°) ● Resolusi Vertikal : 1° ● FPS : 5Hz / 10Hz / 20Hz ● Single Echo (pts/sec) : 600.000 ● Dual Echo (pts/sec) : 1.200.000 ● Antarmuka Komunikasi : Industrial Ethernet ● Sumber Data Waktu : GPS ● IP : IP67 ● Suhu Operasi : -20°C ~ 60°C ● Tes Getaran : 5Hz ~ 2000Hz, 3G rms ● Dimensi : 102 x 77.9mm | ● Tipe : 3D LIDAR ● Catu Daya : 9 ~ 36VDC ● Konsumsi Daya : 10W | 9W ● Panjang Gelombang : 905nm ● Kelas Laser : Class I (IEC-60825) ● Channel : 32 ● Metode Deteksi : TOF ● Jarak Deteksi : 100m / 150m ● Akurasi : +- 3cm ● FOV (Horizontal) : 120° ● FOV (Vertikal) : 11.25°(-6.67 ~ 4.58°) | 6°(-4° ~ 2°) | 21°(-14° ~ 7°) ● Resolusi Horizontal : 5Hz (0.45°) / 10Hz (0.09°) / 20Hz (0.18°) ● Resolusi Vertikal : 0.33° ● FPS : 5Hz / 10Hz / 20Hz ● Single Echo (pts/sec) : 426.000 ● Dual Echo (pts/sec) : 852.000 ● Antarmuka Komunikasi : Industrial Ethernet ● IP : IP67 ● Suhu Operasi : -20°C ~ 65°C ● Tes Getaran: 5 ~ 2000Hz, 3G rms ● Dimensi : 155 x 107.5 x 90mm |
Link Produk : LS LiDAR M10 Pro, LS LiDAR C16, LS LiDAR CH128X1, LS LiDAR C32, LS LiDAR CH32
- Benewake LiDAR Series
Benewake LiDAR merupakan sensor LiDAR berkualitas tinggi yang dirancang untuk aplikasi UAV, kendaraan otonom, smart city, dan otomasi industri dengan harga yang relatif murah. Benewake LiDAR menyediakan hasil pengukuran jarak yang akurat dan pendeteksian objek bisa dilakukan secara real time. Benewake LiDAR memiliki konsumsi daya yang rendah serta dapat dipakai di berbagai kondisi cuaca dan pencahayaan sehingga cocok untuk perangkat yang sifatnya mobile. Sensor ini juga hadir dengan algoritma software canggih untuk aplikasi seperti pendeteksian, pelacakan, dan perekaman gerakan objek.
TF02 Pro | CE30-A | TFmini Plus | TF-Luna | TF LC02 |
● Rentang Deteksi: 0.05 - 40m ● Akurasi: ±5cm（0.05-5m）| ±1%（5-40m） ● Resolusi Jarak: 1 cm ● Frame Rate: 100 Hz ● Pengulangan: 1 < 2cm ● Resistansi Cahaya: 100.000 lux ● Temperatur Kerja: -20 - 60℃ ● Proteksi: IP65 ● Sumber Cahaya: VCSEL ● Panjang Gelombang: 850 nm ● FOV: 3° ● Keamanan: Class 1(EN60825） ● Tegangan Kerja: 5 - 12 VDC ● Konsumsi Arus: ≤200mA ● Konsumsi Daya: ≤1W ● Arus Puncak: 300mA ● Antarmuka: UART/I2C ● Dimensi: 69 x 41.5 x 26 mm ● Panjang Kabel: 80 cm
| ● Metode: Time of flight ● Jenis : Solid State LIDAR ● Panjang Gelombang Maksimum: 850 nm ● FoV: 132° (hor), 9° (ver) ● Resolusi Piksel: 320x24 ● Frame Rate: 20 FPS ● Resolusi: 1 cm ● Rentang Deteksi: 10cm - 4m ● Pengulangan: 3 cm ● Akurasi: 6 cm ● Resistansi Cahaya: 60.000 lux ● Antarmuka Data: CAN ● Catu Daya: 12V @ 2A ● Konsumsi Daya: 6 W ● IP: IP65 ● Keamanan: EN 62471 ● Dimensi: 79 x 47 x 50 mm | ● Rentang Deteksi: 0.1 - 12 m ● Suhu Kerja: -20°C - 60°C ● FoV: 3.6° ● Akurasi: 1% ● Resolusi: 5 mm ● Komunikasi: UART, I2C, I/O ● Frame Rate: 1 - 1000 Hz | ● Jarak Deteksi: 0.2 - 8 meter ● Konsumsi Daya: =0.35W ● FoV: 2° ● Resolusi: 1 cm ● Frame Rate: 100 Hz | ● Catu Daya : 3 ~ 3.6V ● Sumber Cahaya : VCSEL ● Panjang Gelombang : 940nm ● Keamanan : Class1 (IEC60825 - 1:2400) ● FOV : +- 9° ● Jarak Pengukuran : 3~200cm ● Kecepatan Deteksi : 33ms ● Akurasi : +- 2cm (3~100cm); +- 5% (100~200cm) ● Antarmuka : TTL/UART ● Level Logika : 3.3V ● Suhu : -20°C ~ +70°C ● Dimensi : 20 x |
Link Produk : TF-Luna, TFmini Plus, TF02 Pro W, TF LC02, CE30-A
- RPLiDAR Series
RP LiDAR merupakan tipe sensor LiDAR yang umum digunakan untuk aplikasi robotik, UAV, kendaraan otonom, dan aplikasi lainnya yang membutuhkan sistem pendeteksian objek berbasis teknologi LiDAR. Berikut ringkasan dari beberapa produk RP LiDAR :
- RPLiDAR A1M8 Sensor LiDAR 360 derajat yang dapat mendeteksi objek dengan jarak maksimal 12 meter dengan kecepatan pindai 8000 sample per detik.
- RPLiDAR A2M8 Sensor LiDAR 360 derajat yang dapat mendeteksi objek dengan jarak maksimal 12 meter dengan kecepatan pindai 8000 sample per detik serta telah dilengkapi dengan teknologi OPTIMAG.
- RPLiDAR A3M1 Sensor LiDAR 360 derajat yang dapat mendeteksi objek dengan jarak maksimal 25 meter dengan kecepatan pindai 16000 sample per detik serta sudah dilengkapi teknologi OPTIMAG yang telah dipatenkan.
RPLIDAR A3M1 | RPLiDAR A2M8 | RPLiDAR A1M8-R6 |
● Jarak deteksi: 25 meter (objek putih), 10 meter (objek hitam) ● Kecepatan Sampling 16 KHz ● Kecepatan Pemindaian: 15 Hz (typical) ● Resolusi Sudut: 0.225 derajat ● Komunikasi: UART TTL ● Kecepatan Data: 256.000 bps ● Fitur : OPTIMAG | ● Rentang Deteksi: 0.15 - 12 meter ● Rentang Sudut: 0 - 360 derajat ● Resolusi Jarak: <0.5 mm ● Resolusi Sudut: 0.9 derajat (typical) ● Durasi Sample: 0.25 ms ● Frekuensi Sampling: 2000 - 8000 Hz ● Kecepatan Scan: 10 Hz (typical) ● Fitur : OPTIMAG ● Keamanan Laser : Class 1 | ● Jarak Pemindaian : 0.15 - 12m (White Objects) ● Angular Range : 0 - 360 Degree ● Distance Resolusi : < 0.5mm ● Angular Resolution : =< 1 Degree ● Sample Duration : 0.5 ms ● Sample Frequency : 2000 - 8000 Hz ● Scan Rate : 1~10 Hz, Typical 5.5 Hz ● Dimensi : 98.5 x 70 x 60 (mm) |
Pengaplikasian LiDAR di Dunia Nyata
Teknologi LiDAR banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, beberapa diantaranya adalah sebagai berikut :
- Kendaraan Otonom -LiDAR merupakan komponen vital dalam kendaraan otonom. Sensor LiDAR dapat menyediakan informasi pemetaan 3D dari lingkungan sekitar secara real-time yang kemudian digunakan oleh mobil otonom untuk menjalankan sistem navigasi dan menghindari tabrakan dengan objek atau kendaraan di sekitarnya. Beberapa kendaraan otonom yang sudah menggunakan sensor LiDAR antara lain Tesla, Xiaomi EV, Waymo Gen 5, dan sebagainya.
- Robotika - Sensor LiDAR juga banyak digunakan untuk keperluan robotika yaitu untuk aplikasi otomatisasi gudang, robot pertanian, mobile robot, robot pencarian dan penyelamatan, serta masih banyak lagi. Salah satu robot edukasi yang sudah dibekali sensor LiDAR yaitu TurtleBot3 Series.
- Smartphone - Apple melakukan suatu terobosan baru dengan menanamkan sebuah sensor LiDAR yang bersebelahan dengan kamera pada jajaran smartphone mereka. Dimulai dari iPhone 12 Pro kemudian dilanjutkan dengan iPhone 13 Pro, iPhone 14 Pro, serta iPad Pro semuanya memiliki sensor LiDAR built-in. Dibenamkannya sensor ini bukan hanya gimmickbelaka, karena dalam prakteknya hadirnya sensor ini memiliki beberapa benefit diantaranya meningkatkan akurasi depth of field atau blur background pada hasil jepretan kamera, dapat digunakan untuk scan tiga dimensi, dapat meningkatkan pengalaman bermain game AR dan VR, dan masih banyak lagi.
- Kehutanan - Teknologi LiDAR juga biasa digunakan untuk keperluan kehutanan. Teknologi ini digunakan untuk membuat model map hutan secara detail sehingga memudahkan pengelola hutan untuk memanajemen, merencanakan, dan memantau lahan hutan yang tersedia.
- Pemetaan Topografi - Teknologi LiDAR juga sudah lumrah digunakan untuk aktivitas pemetaan topologi permukaan bumi di suatu daerah. Sensor LiDAR biasanya dipasangkan ke drone, helikopter, maupun pesawat untuk memetakan bentuk geografis di dataran yang ingin dibuat peta topologinya.
Kelebihan yang Ditawarkan Teknologi LiDAR
LiDAR memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan teknologi lain, beberapa kelebihannya antara lain :
- Memiliki akurasi tinggi. Sensor LiDAR memiliki tingkat akurasi yang sangat tinggi bahkan bisa sampai dalam hitungan milimeter.
- Dapat digunakan untuk mapping 2D/3D dengan akurasi yang sangat detail.
- Dapat dioperasikan di berbagai kondisi cuaca seperti di lingkungan bersalju, hujan, dan berkabut.
- LiDAR aman untuk manusia dan hewan karena tidak memancarkan radiasi yang berbahaya
- LiDAR dapat menyediakan data mapping secara real-time
- Tidak perlu ada kontak fisik dengan benda yang akan dipindai
Teknologi LiDAR diprediksi akan booming di masa yang akan datang. Para pakar teknologi memprediksi bahwa teknologi LiDAR akan mulai digunakan secara massal pada tahun 2030 seiring dengan perkembangan kendaraan otonom dan kendaraan listrik. Yuk belajar LiDAR mulai dari sekarang, makin awal kita tau makin baik untuk kedepannya.
Semoga Bermanfaat!
All trademarks, company names, product names and trade names are the property of their respective owners. All softwares are copyright by their respective creators and/or software publishers.