Ouster OSDome

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

Ouster OSDome
producent: Ouster, Inc., USA
produkcja: Tajlandia

Ouster OSDome to wysokorozdzielczy, hemisferyczny sensor LiDAR 3D (Light Detection and Ranging) przeznaczony przede wszystkim do obserwacji przestrzeni w bliskim i średnim zasięgu.
Sensor zapewnia 180° pionowego pola widzenia (Vertical FoV) oraz 360° poziomego pola widzenia, dzięki czemu może obserwować praktycznie całą półkulę wokół miejsca montażu.
Konstrukcja OSDome jest szczególnie dobrze dopasowana do montażu sufitowego, na pojazdach, robotach mobilnych oraz w systemach bezpieczeństwa i monitorowania przestrzeni.

 
Typowe zastosowania obejmują:
monitoring i ochronę obiektów,
wykrywanie i śledzenie osób,
crowd analytics – analizę ruchu i zagęszczenia osób,
magazyny i centra logistyczne,
autonomiczne roboty mobilne AMR/AGV,
systemy bezpieczeństwa maszyn,
monitoring infrastruktury,
pojazdy autonomiczne i systemy wspomagania percepcji.
Najnowsza generacja REV8 umożliwia generowanie natywnej chmury punktów RGB-D, czyli danych 3D zawierających jednocześnie informację o odległości oraz kolorze.
Producent określa OSDome jako sensor przeznaczony m.in. do pełnego pokrycia przestrzeni przy śledzeniu osób wewnątrz budynków oraz wykrywania obiektów znajdujących się blisko robotów i pojazdów.

Specyfikacja techniczna – OSDome REV8

Wersja sprzętowa: REV8.0.
Dostępne rozdzielczości pionowe: 32, 64 lub 128 kanałów / wiązek LiDAR.
Pionowe pole widzenia: 180°.
Poziome pole widzenia: 360°.
Rozdzielczość pozioma: 512, 1024, 2048 lub 4096 punktów na obrót, konfigurowalna.
Częstotliwość skanowania: 5, 10, 15, 20, 30 lub 40 Hz, zależnie od ustawionej rozdzielczości.
Maksymalna liczba punktów: 10 485 760 punktów/s.
Liczba zwrotów sygnału: do 2 zwrotów.
Możliwe sposoby porządkowania zwrotów:
-strongest to weakest,
-farthest to nearest,
-nearest to farthest.
Zasięg dla obiektu o refleksyjności 10%: 20 m przy 100 klx, z prawdopodobieństwem detekcji >90%.
Zasięg dla obiektu o refleksyjności 80%: 45 m przy 100 klx, z prawdopodobieństwem detekcji >90%.
Minimalny zakres pomiarowy: 0,0 m, przy czym producent podaje także konfigurowalne wartości 0,3 m oraz domyślne 0,5 m.
Rozdzielczość pomiaru odległości: 0,1 cm, a w profilu Low Data Rate – 0,8 cm.
Typowa dokładność pomiaru odległości:
-około ±1,25 cm dla celów lambertowskich,
-około ±2,5 cm dla retroreflektorów.
Precyzja pomiaru: od około ±0,5 cm do ±5 cm, zależnie od warunków i odległości.
Dokładność próbkowania kątowego: ±0,01° w pionie i poziomie.
Maksymalna rozdzielczość kątowa pozioma: około 0,09°.
Maksymalna reprezentowalna odległość według aktualnego datasheetu REV8: 500 m.
Długość fali lasera: 865 nm.
Klasa bezpieczeństwa lasera: Class 1 eye-safe, zgodnie z IEC/EN 60825-1.
Średnica wiązki przy wyjściu z sensora: 5 mm.
Rozbieżność wiązki: 0,35° FWHM.

Generowane dane

Sensor może dostarczać dla każdego punktu:
-RGB – kolor,
-Range – odległość,
-Signal – poziom sygnału,
-Reflectivity – refleksyjność,
-Near Infrared – informację w bliskiej podczerwieni,
-numer kanału,
-kąt azymutu,
-timestamp – znacznik czasu.
Maksymalna przepływność danych LiDAR wynosi w zależności od liczby kanałów nawet około 295 Mb/s dla wersji 128-kanałowej.
Opóźnienie danych: <10 ms.
Rozdzielczość znacznika czasu: <1 µs.
Transmisja danych odbywa się przez UDP przez Gigabit Ethernet.
Dane są zabezpieczane mechanizmem End-to-End CRC, obejmującym cały pakiet.

Native Color / RGB-D – REV8

REV8 umożliwia generowanie natywnej kolorowej chmury punktów RGB-D.
Kolor i dane głębi są pozyskiwane w ramach architektury sensora, a nie poprzez późniejsze programowe dopasowywanie obrazu z oddzielnej kamery.
Głębia koloru: 48 bitów łącznie / 16 bitów na kanał.
Zakres dynamiczny: 116 dB.
Deklarowana możliwość pracy przy bardzo wysokim natężeniu światła – maksymalnie do 2 000 000 lux.
Ouster wskazuje natywny kolor jako jedną z kluczowych zmian w generacji REV8.

IMU i synchronizacja

OSDome posiada zintegrowany IMU – Inertial Measurement Unit, czyli moduł pomiaru ruchu i orientacji.
IMU zawiera:
-3-osiowy żyroskop,
-3-osiowy akcelerometr.
Częstotliwość próbkowania IMU: 640, 1280 lub 2560 próbek/s.
Domyślna wartość: 2560 próbek/s.
Obsługiwane mechanizmy synchronizacji:
-IEEE 1588 PTP – Precision Time Protocol,
-gPTP – generalized Precision Time Protocol,
-NMEA $GPRMC,
-zewnętrzny PPS – Pulse Per Second,
-wewnętrzny zegar sensora.
Dostępna jest również funkcja multi-sensor phase lock, przydatna przy instalacjach z wieloma sensorami.

Interfejs i komunikacja
Interfejs danych: Gigabit Ethernet.
Aktualny datasheet REV8 wskazuje 1000BASE-T.
Interfejs konfiguracyjny: HTTPS API.
Sensor może być konfigurowany i zarządzany sieciowo.
Obsługuje m.in.:
-DHCP,
-IPv4/IPv6 Link-Local,
-statyczny adres IP.
Ouster udostępnia również wbudowany Sensor Dashboard dostępny przez przeglądarkę, dzięki czemu podstawowa konfiguracja nie wymaga instalowania specjalistycznego programu na komputerze.
Do komunikacji z sensorem potrzebny jest komputer lub urządzenie brzegowe posiadające Gigabit Ethernet.

Zasilanie i konstrukcja

Nominalne napięcie zasilania: 12 V DC lub 24 V DC.
Obsługiwany zakres napięcia według datasheet REV8: około 9–58 V DC.
Sensor nie jest przeznaczony do bezpośredniej pracy w samochodowych instalacjach nominalnych 48 V.
Typowy pobór mocy: 10–20 W.
Nominalny pobór mocy: około 15 W.
Przy rozruchu w temperaturze -40°C pobór może osiągać około 22 W.
Producent rekomenduje zasilacz zapewniający co najmniej 30 W ciągłej mocy.
Średnica sensora: 87 mm.
Masa bez płyty montażowej: około 540 g.
Złącze: boczne, własne złącze bagnetowe Ouster z Ethernetem.
Stopień ochrony: IP68 oraz IP69K przy prawidłowo podłączonym przewodzie I/O.
IP68 obejmuje m.in. zanurzenie na głębokość 1 m przez 1 godzinę zgodnie ze specyfikacją producenta.
Odporność udarowa: do 100 G.
Odporność na wibracje: do 10 Grms.
Temperatura przechowywania: -40°C do +105°C.
Aktualny datasheet REV8 określa temperaturę pracy na -40°C do +85°C, pod warunkiem właściwego montażu zgodnego z Thermal Integration Guide.

Oprogramowanie wymagane do działania

Do samej pracy sensora nie jest wymagany zakup dodatkowego programu Ouster.
Sensor jest urządzeniem sieciowym i przesyła surowe dane LiDAR przez UDP/Gigabit Ethernet.
Konfiguracja może odbywać się poprzez wbudowany interfejs oraz HTTPS API.
Konieczny jest natomiast system nadrzędny – komputer, IPC, kontroler lub komputer pokładowy – który odbierze i wykorzysta dane z sensora.

Ouster Studio – opcjonalne, ale zalecane do uruchomienia i testowania
aplikacja desktopowa Ouster,
umożliwia wizualizację chmury punktów w czasie rzeczywistym,
nagrywanie danych,
odtwarzanie zapisanych danych,
analizę danych LiDAR,
konfigurację i diagnostykę sensora,
obsługuje Windows, macOS i Ubuntu.
Nie jest konieczne do działania sensora w docelowej aplikacji.

Ouster SDK – opcjonalne, wymagane przy tworzeniu własnej aplikacji opartej o narzędzia Ouster
dostępne biblioteki Python oraz C++,
odbieranie strumieni UDP,
dostęp do danych klatkowych,
konwersja pomiarów do współrzędnych X/Y/Z,
zapis i odczyt PCAP,
konfiguracja sensora,
wizualizacja danych.
SDK oficjalnie obsługuje OSDome.

Obsługiwane są również integracje z:
ROS 2,
ROS,
NVIDIA DriveWorks,
NVIDIA Isaac,
NVIDIA Isaac Sim,
MATLAB.

Ouster Gemini – opcjonalne oprogramowanie percepcyjne
nie jest wymagane do działania OSDome,
przydatne, jeżeli użytkownik nie chce samodzielnie tworzyć algorytmów analizy chmury punktów,
zapewnia m.in. wykrywanie, klasyfikację i śledzenie ludzi, pojazdów i innych obiektów,
może tworzyć wizualizację 2D/3D Digital Twin,
przeznaczone m.in. do security, crowd analytics oraz smart infrastructure.

Warianty OSDome
OSDome dostępny jest w wariantach:
-OSDome 32 – 32 kanały,
-OSDome 64 – 64 kanały,
-OSDome 128 – 128 kanałów.
Większa liczba kanałów oznacza przede wszystkim większą pionową gęstość chmury punktów i lepszą zdolność odwzorowania małych obiektów.
Wszystkie warianty zachowują podstawową cechę rodziny: 180° pionowego i 360° poziomego pola widzenia.
Wersja 128-kanałowa będzie najbardziej odpowiednia do aplikacji wymagających wysokiej szczegółowości obrazu 3D, natomiast wersje 32/64 mogą być korzystniejsze kosztowo i generować mniejszy strumień danych.

Inne modele Ouster

Ouster OS0
pionowe FoV: 90°,
zasięg przy 10% refleksyjności: około 35 m,
32/64/128 kanałów,
do 10,4 mln punktów/s,
lepszy wybór niż OSDome, jeżeli nie jest potrzebne pełne 180° w pionie, ale potrzebny jest nieco większy zasięg,
typowe zastosowania: robotyka, automatyka magazynowa i przemysłowa.

Ouster OS1
pionowe FoV: 45°,
zasięg przy 10% refleksyjności: około 90 m,
32/64/128 kanałów,
sensor średniego zasięgu,
przeznaczony m.in. do security, smart infrastructure i pojazdów autonomicznych.

Ouster OS1 Max
pionowe FoV: 45°,
zasięg przy 10% refleksyjności: około 200 m,
32/64/128 lub 256 kanałów,
maksymalny reprezentowany zakres około 500 m,
wariant nastawiony na długi zasięg oraz bardzo wysoką rozdzielczość.

Ouster OS2
również pozostaje dostępny na stronie Ouster jako sensor dalekiego zasięgu,
FoV pionowe: 22,5°,
zasięg przy 10% refleksyjności: około 200 m,
maksymalny zasięg: około 400 m,
do 128 kanałów,
do około 2,62 mln punktów/s.
Przy nowym projekcie warto jednak porównać OS2 z OS1 Max REV8, ponieważ bieżąca komunikacja produktowa Ouster mocno pozycjonuje OS1 Max jako nowy sensor dalekiego zasięgu rodziny REV8.

Zalety Ouster OSDome

Bardzo szerokie, hemisferyczne pole widzenia 180° × 360° – największa przewaga OSDome względem OS0/OS1.
Możliwość objęcia dużej przestrzeni pojedynczym sensorem, szczególnie przy montażu sufitowym.
Brak klasycznej martwej strefy bliskiego zasięgu – konfigurowany minimalny zakres nawet 0 m.
Do 128 kanałów pionowych.
Do 4096 punktów rozdzielczości poziomej.
Do około 10,5 mln punktów/s.
Obsługa dwóch zwrotów, przydatna m.in. w trudniejszych środowiskach.
Natywna chmura punktów RGB-D w REV8.
Zintegrowany IMU.
Bardzo dobra synchronizacja dla instalacji wielosensorowych.
Niski jak na wydajny sensor 3D pobór energii – około 15 W nominalnie.
Kompaktowe wymiary i masa około 540 g.
IP68/IP69K.
Odporność na wysokie wibracje i udary.
Możliwość pracy w bardzo szerokim zakresie temperatur.
Laser klasy 1 – bezpieczny dla wzroku przy normalnym użytkowaniu.
Otwarte możliwości integracji poprzez Ethernet, UDP, HTTPS API, SDK, ROS/ROS2 i inne środowiska.
Nie wymaga korzystania z zamkniętego oprogramowania producenta do odbioru surowych danych.
W REV8 dostępny 3D Zone Monitor działający bezpośrednio w sensorze, istotny dla zastosowań bezpieczeństwa funkcjonalnego.

Wady / ograniczenia

Zasięg 20 m dla obiektów o niskiej refleksyjności 10% jest stosunkowo niewielki w porównaniu z OS0, OS1 czy OS1 Max – OSDome jest przede wszystkim sensorem szerokokątnym, a nie dalekiego zasięgu.
Przy obserwacji tylko jednego kierunku pełne 180° pionowego FoV może być zbędne – w takim zastosowaniu OS0 lub OS1 może być bardziej racjonalny.
Maksymalna ilość danych przekraczająca 10 mln punktów/s oznacza konieczność zastosowania odpowiednio wydajnego komputera i infrastruktury sieciowej.
Wersja 128-kanałowa może generować około 295 Mb/s danych LiDAR, jeszcze przed uwzględnieniem narzutu pozostałych elementów systemu.
Sensor dostarcza przede wszystkim dane pomiarowe/chmurę punktów. Sam zakup OSDome nie daje automatycznie kompletnego systemu wykrywającego np. „człowiek”, „pojazd”, „intruz”. Taka funkcjonalność wymaga:
własnego algorytmu percepcji,
aplikacji integratora,
albo dodatkowego rozwiązania typu Ouster Gemini.
Do pracy konieczne jest połączenie Gigabit Ethernet oraz odpowiednie źródło zasilania.
Zastosowano własne złącze bagnetowe Ouster, co należy uwzględnić przy projektowaniu okablowania.
Uzyskanie pełnego zakresu temperatur pracy wymaga właściwego zaprojektowania montażu i odprowadzania ciepła zgodnie z Thermal Integration Guide.
Część parametrów bezpieczeństwa funkcjonalnego i zgodności w najnowszym datasheet REV8 ma oznaczenia „pending certification” lub „available in alternate configuration”. Dlatego przy projektach wymagających SIL2, ASIL-B lub PLd nie należy opierać wymagań wyłącznie na ogólnym materiale marketingowym.