LiDAR de estado sólido: solução confiável e escalável para sensoriamento automotivo

A XenomatiX, sediada em Leuven, entrega o que chama de "verdadeiros sensores LiDAR de estado sólido", combinando uma arquitetura de laser multi-feixe com tecnologia de semicondutor livre de riscos e escalável.

A abordagem da XenomatiX

A maioria das soluções LiDAR atuais são mecânicas, dependendo de cabeças giratórias que são pesadas, caras e propensas a falhas mecânicas. Embora espelhos oscilantes reduzam o tamanho, ainda envolvem componentes móveis. A filosofia da XenomatiX é simples: no sensoriamento automotivo, a única peça móvel deve ser o próprio veículo.

Em entrevista ao EE Times Europe, o CEO Filip Geuens explicou: "A automotiva exige custo, tamanho e confiabilidade. Escolher tecnologia LiDAR requer equilibrar esses três fatores. Diodos laser temporários e peças móveis não são o futuro."

Fundada em 2013 e sediada em Leuven, Bélgica, a XenomatiX cunhou o termo "verdadeiro" para diferenciar sistemas LiDAR de estado sólido que usam fontes laser e detectores baseados em semicondutor sem qualquer escaneamento ou peças móveis. Diferente de LiDARs ópticos convencionais que emitem sequencialmente um único feixe, medem, e depois movem para a próxima direção, o sistema da XenomatiX lança milhares de feixes simultaneamente.

"Ao eliminar o mecanismo de escaneamento e introduzir uma arquitetura multi-feixe, alcançamos o que chamamos de verdadeira inovação", disse Geuens. "A cena inteira é capturada em um único flash, permitindo alcances além de 200 m consumindo energia normal."

Como o sistema opera em modo de obturador global — capturando a cena inteira em um único quadro — ele é imune a motion blur e não requer drivers de laser ultra-rápidos que emitem pulsos de nanossegundos.

Sem a necessidade de escaneamento rápido, o LiDAR da XenomatiX desfruta de uma janela de processamento mais longa, permitindo nuvens de pontos de alta resolução sem correção tempo-espaço ou pós-processamento, resultando em taxas de quadros mais altas e precisão aprimorada.

O XenoLidar-X (ver Figura 1) é uma solução autônoma, sem peças móveis, adequada para condução autônoma e uso industrial. Ele entrega 15.000 feixes laser projetados simultaneamente, alcançando resolução de 0,15° nas direções horizontal e vertical — atendendo aos requisitos mais exigentes do mercado.

Os LiDARs de estado sólido da XenomatiX usam lasers VCSEL (vertical-cavity surface-emitting lasers), que oferecem baixo consumo de energia e durabilidade superior comparados a lasers de diodo tradicionais.

"Como podemos gastar mais tempo medindo, ainda podemos alocar energia suficiente para alcançar detecção de longo alcance", disse Geuens.

Os LiDARs são classificados como sensores 6D, fornecendo uma nuvem de pontos perfeitamente sobreposta e uma imagem visual 2D. Essa integração de câmera inerente elimina erros de paralaxe e fornece dados complementares para fusão de sensores robusta em aplicações de segurança. A sexta dimensão é a reflectividade, derivada da intensidade do sinal laser retornado.

Geuens destacou o detector CMOS personalizado: "Projetamos um pixel que funciona como uma câmera 3D, dando coordenadas para cada ponto. Ele também pode operar em modo 2D, entregando uma imagem visual. A nuvem de pontos e a imagem são enviadas para a ECU do veículo, onde algoritmos de IA proprietários detectam espaço livre e objetos."

O sistema de IA quadridimensional processa padrões no espaço 3D combinados com intensidade, permitindo poderosas capacidades de reconhecimento. Quando o laser está desligado, os mesmos pixels atuam como uma câmera convencional; quando ligado, capturam dados 3D.

LiDARs de estado sólido fornecem confiabilidade excepcional — crítica para uso automotivo. O MTBF (Tempo Médio Entre Falhas) é alto devido à ausência de peças móveis, VCSELs de longa vida e tecnologia CMOS madura.

Embora LiDARs giratórios naturalmente ofereçam cobertura de até 360°, os LiDARs da XenomatiX alcançam amplos campos de visão combinando múltiplos módulos. Posicionar unidades nos cantos do veículo elimina pontos cegos.

Com um design flexível e modular, a XenomatiX oferece um sensor pequeno, leve e à prova de futuro que integra facilmente em para-brisas, janelas traseiras, grades, faróis, lanternas e para-choques. A empresa colabora com fornecedores Tier 1 — AGC, Marelli, Kautex e outros — para desenvolver soluções modulares e personalizáveis que podem ser integradas perfeitamente na arquitetura automotiva.

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