Hokuyo YVT-35LX-F0/FK

Zapytaj o cenę i dostępność na info(@)pronetkrakow.com.pl

Hokuyo
Producent: HOKUYO AUTOMATIC CO., LTD., Japonia

Hokuyo YVT-35LX-F0 / YVT-35LX-FK 
Hokuyo YVT-35LX to przemysłowy skaner laserowy 3D LiDAR / 3D Scanning Range Finder, przeznaczony do pomiaru odległości i tworzenia trójwymiarowej chmury punktów.
Pomiar realizowany jest metodą TOF – Time of Flight, czyli na podstawie czasu powrotu impulsu laserowego odbitego od obiektu.
Wiązka laserowa jest sterowana zarówno poziomo, jak i pionowo, dzięki czemu sensor uzyskuje informacje o szerokości, wysokości i głębokości obserwowanych obiektów.
Pole widzenia wynosi co najmniej 210° w poziomie oraz 40° w pionie.
Jedna standardowa ramka zawiera co najmniej 2590 punktów pomiarowych.
Sensor posiada tryb Interlacing, w którym pozycja emisji lasera jest stopniowo przesuwana między kolejnymi skanami, co pozwala znacząco zwiększyć gęstość chmury punktów.
W trybie HD możliwe jest uzyskanie co najmniej 518 000 punktów.
Sensor obsługuje Multi-Echo, czyli rejestrowanie wielu odbić tej samej wiązki – maksymalnie czterech raportowanych ech.
Multi-Echo może ułatwiać rozróżnianie rzeczywistych obiektów od odbić powodowanych np. przez deszcz, mgłę, pył czy obudowę ochronną.
Urządzenie posiada wbudowany moduł pomiaru przyspieszenia i prędkości kątowej oparty na MPU-6500 firmy InvenSense.
Dostępne jest wejście PPS – Pulse Per Second, umożliwiające synchronizację czasu np. z odbiornikiem GPS.
Dane przesyłane są przez Ethernet 100BASE-TX.
Producent oferuje dwa warianty: standardowy YVT-35LX-F0 oraz wyciszony YVT-35LX-FK – Quiet Type.

Specyfikacja techniczna

Typ urządzenia: 3D Scanning Range Finder / 3D LiDAR.
Modele:
-YVT-35LX-F0 – wersja standardowa,
-YVT-35LX-FK – wersja o obniżonym poziomie hałasu (Quiet Type).
Technologia pomiarowa: pulsed laser / TOF – Time of Flight.
Źródło światła: dioda laserowa 905 nm.
Klasa bezpieczeństwa lasera: Class 1 zgodnie z IEC 60825-1:2007 i IEC 60825-1:2014.
Napięcie zasilania nominalnego: 12 V DC / 24 V DC.
Zakres napięcia roboczego: 10–30 V DC.
Pobór prądu przy 12 V:
-rozruch: około 1,5 A,
-normalna praca: około 0,8 A.
Pole widzenia poziome: ≥210°.
Krok skanowania poziomego: 6° w podstawowym układzie skanowania.
Dokładność kąta poziomego: ±0,125°.
Pole widzenia pionowe: 40°.
Zakres pionowy: od -5° do +35°.
Dokładność kąta pionowego: ±2°.
Podstawowa liczba punktów: ≥2590 punktów/ramkę.
Podstawowa szybkość: 20 fps.
Tryb HD Interlace: ≥518 000 punktów.
Szybkość w maksymalnym trybie HD: 0,1 fps.
Interlacing poziomy: maksymalnie 20×.
Tryb HD: maksymalnie 20× poziomo × 10× pionowo.

Zasięg pomiarowy

Dla centralnej części skanu pionowego (+15°):

dla kierunku poziomego -45° < θ < +45°:
-biały obiekt: 0,3–35 m,
-czarny obiekt o refleksyjności 10%: 0,3–11 m;
dla zakresu około 45–75° od osi:
-biały obiekt: 0,3–20 m,
-obiekt o refleksyjności 10%: 0,3–6 m;
dla skrajnych kierunków, powyżej około 75° od osi:
-biały obiekt: 0,3–10 m,
-obiekt o refleksyjności 10%: 0,3–3 m;
przy skrajnych kątach skanowania pionowego (+35° / -5°) zasięg wynosi około 70% zasięgu uzyskiwanego dla środkowego położenia pionowego.

Ważne: podawane często przy YVT oznaczenie „35 m” dotyczy więc maksymalnego zasięgu w korzystnych warunkach i dla jasnego celu w centralnym sektorze. Nie należy traktować 35 m jako gwarantowanego zasięgu dla całego pola 210° × 40°.

Dokładność pomiaru
Dokładność dla białego obiektu w centralnym sektorze, w temperaturze 25°C:
-poniżej 15 m: ±50 mm,
-od 15 m: ±100 mm.
Powtarzalność pomiaru:
-poniżej 15 m: σ <20 mm,
-powyżej 15 m: σ <35 mm.
Producent zaznacza, że wartości dokładności podczas kontroli fabrycznej sprawdzane są w kierunku przednim.
Zasięg i dokładność mogą różnić się w zależności od kierunku pomiaru.
Bardzo słabo odbijające powierzchnie mogą nie zostać wykryte w niektórych zakresach odległości.

Multi-Echo
Obsługa maksymalnie 4 raportowanych ech dla jednego kierunku pomiarowego.
Sensor wewnętrznie może przetwarzać do 8 odbić, z których raportowane są cztery.
Dostępne są m.in. pierwsze, drugie, trzecie i ostatnie echo.
Funkcja jest szczególnie przydatna przy obecności:
-deszczu,
-mgły,
-pyłu,
-aerozoli,
elementów przezroczystych lub półprzezroczystych przed właściwym celem.
Nie oznacza to jednak pełnej odporności sensora na złe warunki pogodowe – producent wyraźnie zaznacza, że deszcz, śnieg, mgła lub zabrudzenie okna optycznego mogą destabilizować pomiar.

Komunikacja i synchronizacja
Interfejs: Ethernet 100BASE-TX.
Komunikacja: TCP/IP.
Autonegocjacja Ethernet.
Protokół komunikacyjny: VSSP 2.1.
Wejście synchronizacyjne: PPS Input.
PPS może być wykorzystywany np. razem z GPS do eliminowania dryfu wewnętrznego zegara sensora.
Dostępne wyjście synchronizacyjne: SYNC OUT, photo-coupler open collector.
Maksymalne parametry wyjścia: 30 V DC / 50 mA.
Producent udostępnia osobną Communication Protocol Specification for YVT-35LX, umożliwiającą stworzenie własnego oprogramowania komunikującego się z sensorem.

Warunki środowiskowe i konstrukcja
Temperatura pracy: -10°C do +50°C.
Wilgotność: do 85% RH, bez kondensacji i zamarzania.
Maksymalne deklarowane oświetlenie otoczenia: 100 000 lx.
Należy unikać bezpośredniego padania światła słonecznego na sensor.
Odporność na wibracje: do około 10 G w określonym przez producenta zakresie testowym.
Producent podaje klasę ochrony IP67, ale jednocześnie przy tym parametrze zamieszcza istotne zastrzeżenie „Power supply is off / Not waterproof”.
Z tego względu nie opisywałbym YVT-35LX w ofercie jako sensora całkowicie wodoodpornego podczas pracy bez dodatkowego wyjaśnienia lub potwierdzenia producenta.
Sensor nie posiada certyfikacji functional safety.
Producent wyraźnie zastrzega, że urządzenie nie może być traktowane jako certyfikowany sensor bezpieczeństwa do wykrywania ludzi zgodnie z wymaganiami dyrektyw maszynowych.

Wymiary i masa

YVT-35LX-F0:
wymiary: 70 × 106 × 95 mm (W × D × H),
masa: około 650 g,
poziom hałasu: około 53 dB przy 1 m.

YVT-35LX-FK – Quiet Type:
wymiary: 76 × 106 × 95 mm,
masa: około 1 kg,
poziom hałasu: około 47 dB przy 1 m.
FK jest więc około 6 dB cichszy od F0 według pomiaru producenta.
Parametry LiDAR obu wariantów są na stronie producenta podawane wspólnie; główną deklarowaną różnicą jest wyciszenie konstrukcji, wraz ze zwiększeniem masy i szerokości urządzenia.

Uruchamianie
Po włączeniu urządzenia wymagane jest około 60 sekund nagrzewania/uruchamiania.
W tym okresie dane pomiarowe nie są dostępne.
Stabilizacja mechanizmu skanowania pionowego wymaga około 2–3 minut.
Jest to istotne ograniczenie w aplikacjach, w których sensor powinien być gotowy do pełnej pracy natychmiast po załączeniu zasilania.

Okablowanie
Przewód zasilający nie jest standardowo ujęty jako integralna część sensora – producent wskazuje go jako opcję.
Dostępne przewody zasilające:
YVT-C003 – 3 m,
YVT-C005 – 5 m.
Przewód Ethernet również jest opcjonalny:
YVT-ENET003 – 3 m,
YVT-ENET005 – 5 m.
Po stronie sensora kabel Ethernet wykorzystuje wodoszczelne złącze M8, natomiast po stronie sieciowej zakończony jest RJ45.

Inne modele:

Hokuyo YHT-10LA
nowszy sensor 3D LiDAR,
maksymalny obszar pomiaru około 10 m dla gwarantowanych warunków,
maksymalna odległość wykrywania do 15 m,
pole widzenia 45° poziomo × +40°/-45° pionowo,
czas skanu bez interlacingu 17,5 ms,
umożliwia definiowanie trójwymiarowych stref detekcji bez konieczności tworzenia własnego algorytmu obszarowego,
posiada filtry przeznaczone do ograniczania wpływu pyłu, deszczu i mgły,
nie jest jednak sensorem bezpieczeństwa certyfikowanym funkcjonalnie.

Hokuyo UTM-30LX-EW
sensor 2D LiDAR, a więc nie jest bezpośrednim zamiennikiem YVT,
zasięg gwarantowany do 30 m,
maksymalny zakres pomiaru do 60 m,
pole widzenia 270°,
Ethernet,
Multi-Echo,
IP67,
sensowna alternatywa, jeżeli aplikacja wymaga jedynie płaskiego skanowania 2D.

Hokuyo UTM-30LX
2D LiDAR,
zasięg do 30 m, maksymalnie 60 m,
pole widzenia 270°,
rozdzielczość kątowa 0,25°,
czas pełnego skanu 25 ms,
interfejs USB 2.0,
bardziej kompaktowy i prostszy do zastosowań robotycznych, jeżeli informacja 3D nie jest potrzebna.

Hokuyo UXM-30LXH-EWA
przemysłowy 2D LiDAR przeznaczony do trudniejszych warunków,
zasięg do około 30 m,
pole widzenia 190°,
rozdzielczość kątowa około 0,125°,
Multi-Echo,
wbudowana grzałka,
Ethernet,
IP67,
szczególnie interesujący do pracy w trudniejszych warunkach zewnętrznych.

Zalety YVT-35LX-F0/FK

Rzeczywisty pomiar przestrzenny 3D, a nie pojedyncza płaszczyzna 2D.
Bardzo szerokie pole widzenia poziome – ≥210°.
Pole pionowe 40° umożliwiające określanie wysokości obiektów.
Zasięg do 35 m w centralnym sektorze dla dobrze odbijających obiektów.
Możliwość uzyskania do ≥518 000 punktów w trybie HD Interlace.
Interlacing konfigurowany osobno w osi poziomej i pionowej.
Obsługa do czterech ech.
Multi-Echo poprawia użyteczność danych w środowiskach zawierających deszcz, mgłę czy pył.
Wbudowany akcelerometr/żyroskop.
Synchronizacja PPS.
Ethernet 100BASE-TX umożliwia stosunkowo łatwą integrację z komputerami przemysłowymi.
Producent udostępnia specyfikację protokołu komunikacyjnego.
Dostępne własne narzędzia do wizualizacji danych i konfiguracji IP.
Laser klasy 1.
Możliwość pracy przy oświetleniu do 100 000 lx z zastrzeżeniem dotyczącym bezpośredniego światła słonecznego.
Stosunkowo kompaktowa obudowa, szczególnie w wersji F0.
Możliwość wyboru wyciszonego wariantu FK.

Wady / ograniczenia
Niska bazowa gęstość pojedynczej ramki – tylko około 2590 punktów w standardowym trybie 20 fps. Na tle współczesnych wielokanałowych LiDAR-ów 3D jest to niewiele.
Bardzo wysoka gęstość 518 000 punktów jest uzyskiwana przez interlacing, ale kosztem szybkości – maksymalny tryb HD działa tylko z około 0,1 fps.
Z tego powodu sensor wymaga kompromisu między szybkością a gęstością chmury punktów.
Zasięg 35 m obowiązuje tylko dla centralnego sektora i jasnego celu – na skrajach pola widzenia może spadać nawet do około 10 m dla białego celu i 3 m dla celu o refleksyjności 10%.
Dokładność ±50 mm / ±100 mm jest wyraźnie słabsza niż w wielu nowszych sensorach 3D LiDAR.
Mechaniczne sterowanie wiązką może powodować dodatkowe zakłócenia w danych z wbudowanego modułu inercyjnego – sam producent zwraca na to uwagę.
Czas inicjalizacji około 60 s, a pełna stabilizacja pionowego skanowania może wymagać 2–3 min.
Temperatura pracy tylko -10°C do +50°C ogranicza zastosowanie w części instalacji zewnętrznych.
Mimo deklaracji IP67 producent umieszcza zastrzeżenie dotyczące ochrony przy wyłączonym zasilaniu i stwierdzenie „Not waterproof”; wymaga to ostrożności przy projektowaniu instalacji outdoor.
Producent zaznacza możliwość pogorszenia działania pod wpływem:
bezpośredniego światła,
deszczu,
śniegu,
mgły,
zabrudzenia okna optycznego.
Brak certyfikacji functional safety.
Nie może być używany jako certyfikowany sensor bezpieczeństwa do ochrony ludzi.
Ethernet to 100BASE-TX, a nie Gigabit Ethernet.
Wersja FK waży około 1 kg, czyli znacząco więcej niż F0.
Przewody zasilania i Ethernet są sprzedawane jako osobne opcje.