FARO LiDAR(라이다) 작동 원리

1960년대에 도입된 LiDAR 기술은 원래 비행기에 스캐너를 장착하여 넓은 지역의 지형을 측정하는 데 사용되었습니다. 레이더(Radio Detection and Ranging)와 마찬가지로, 이 기술은 지표면을 향해 펄스를 방출하고 센서로 반사되어 돌아오는 방식을 이용합니다. 원래 "colidar system"으로 불렸던 LiDAR 센서는 오늘날 3D 모델을 측정하고 생성하는 데 동일한 개념을 사용합니다.

원본 출처 - FARO Technologies

1980년대 상업적으로 실행 가능한 GPS 시스템의 도입으로 LiDAR 데이터는 정확한 지리공간 측정에 유용하게 되었습니다. 그 이후로 연구 개발을 통해 LiDAR 기술은 급격히 발전하고 개선되었으며, FARO Focus Premium과 같은 3D 레이저 스캐닝 솔루션을 통해 전 세계 측량사들이 흔히 사용하는 기술이 되었습니다.

LiDAR란 무엇인가요?

LiDAR는 Light Detection and Ranging(빛 탐지 및 거리 측정)의 약자로, 현실 세계의 3D 모델을 생성하기 위한 원격 감지 방법입니다.

LiDAR 센서는 어떻게 작동하나요?

LiDAR 센서에 따라 스캐너는 초당 수백만 개의 레이저 펄스를 방출할 수 있습니다. 각 펄스는 스캐너로 돌아오며, 빛의 속도를 사용하여 물체와 센서 사이의 거리를 계산합니다. 이를 비행 시간(Time of Flight, ToF)이라고 합니다. 그 결과 공간상의 단일 점이 생성되며, 이러한 모든 점들의 조합이 포인트 클라우드 데이터라고 불리는 밀도 높은 3D 시각화를 생성합니다.

Radar와 LiDAR의 차이점은 무엇인가요?

LiDAR와 Radar는 모두 펄스를 방출하여 표면에 부딪혀 센서로 돌아오는 시간을 측정합니다. 그러나 Radar는 빛 펄스 대신 전파를 사용합니다. LiDAR 기술은 3D 모델을 통해 정확한 측정을 생성하는 반면, Radar는 주로 군사 목적, 예를 들어 전함에서 주변 물체를 탐지하는 데 사용됩니다.

LiDAR 기술이란 무엇인가요?

LiDAR 기술은 지구 표면을 조사하는 이상적인 방법입니다. 지반에 대한 정보를 평가하거나, 물체의 디지털 트윈을 생성하거나, 다양한 지리공간 정보를 상세화하는 데 사용됩니다. 레이저 스캐닝 솔루션은 이 기술을 활용하여 LiDAR 데이터를 사용하여 3D 모델을 생성하고 디지털 고도를 매핑합니다.

LiDAR 지도는 절대적 및 상대적 위치 정확도를 제공하여 데이터 사용자가 매핑이 수행된 세계의 위치와 각 점이 거리 측면에서 물체와 어떻게 관련되는지 알 수 있게 해줍니다.

LiDAR는 어디에 사용되나요?

LiDAR 기술의 혜택을 받지 못하는 애플리케이션은 많지 않습니다. 붐비는 건설 현장에서 깊은 지하까지 - LiDAR 센서는 다양한 산업에 이상적인 솔루션입니다. 몇 가지 예는 다음과 같습니다.

AEC (건축, 엔지니어링, 건설)

AEC 분야에서 LiDAR 기술은 점점 더 보편화되고 있습니다. 건설 프로젝트를 추적하고, 빌딩 정보 모델링(BIM)을 위한 디지털 트윈을 생성하며, 건물, 도로망 또는 철도와 같은 건설 환경을 매핑합니다.

지형 매핑

측량 작업은 종종 레이저 스캔을 필요로 하여 풍경과 넓은 지역의 수치지형모델(DTM) 및 수치표고모델(DEM)을 생성하기 위한 3D 측정을 수집합니다.

부동산

3D 포인트 클라우드 데이터를 사용하여 2D 평면도를 생성하는 것은 건물의 공간을 측정하거나 리노베이션 프로젝트를 앞두고 통찰력을 얻는 데 이상적입니다.

환경

LiDAR의 환경 애플리케이션은 풍부합니다. 레이저 스캐닝은 홍수 위험 매핑, 임업의 탄소 저장량 측정 및 해안 침식 모니터링에 널리 사용되는 방법입니다.

광업

광산의 3D 모델을 생성하면 진행 상황을 더 잘 파악할 수 있을 뿐만 아니라 암반면의 움직임을 정기적으로 검토하고 분석하는 등 다양한 수단을 통해 안전을 개선할 수 있습니다.

자율 주행 차량

LiDAR 센서는 자율 주행 차량(AV)에도 구현되어 주변 지역의 상세한 3D 지도를 실시간으로 생성합니다. LiDAR 기술은 AV가 다양한 환경에서 안전하고 효율적으로 탐색하는 데 필요한 인식을 제공하는 데 핵심적입니다.

다양한 유형의 LiDAR 스캐너는 무엇인가요?

LiDAR 기술의 상용화 이후, 다양한 형태의 레이저 스캐너가 등장했습니다.

지상 레이저 스캐너 (TLS)

매핑을 위한 LiDAR 센서의 가장 일반적이고 오래된 사용은 지상 레이저 스캐너(TLS)입니다. TLS는 종종 삼각대 위에 설치되는 정적 기반 솔루션으로, 초당 수십만 개(경우에 따라 수백만 개)의 광선을 방출하여 밀도 높은 포인트 클라우드 데이터를 생성합니다.

TLS는 범죄 현장 조사나 건설 현장 진행 상황 시각화와 같은 애플리케이션에 이상적인 매우 정확하고 세밀한 데이터를 제공합니다.

모바일 레이저 스캐너

최근 모바일 레이저 스캐너의 개발로 이전에는 접근하기 어렵거나 불가능했던 장소를 매핑할 수 있는 기회가 열렸습니다. TLS보다 정확도는 약간 떨어지지만, 모바일 LiDAR는 핸드헬드, 드론(UAV) 또는 차량 탑재 스캔이 가능하여 훨씬 더 다재다능합니다. 또한 SLAM 지원 시스템은 디지털 지도를 생성하는 데 GPS가 필요하지 않아 사용성을 더욱 확장합니다.

FARO Orbis와 같은 솔루션은 속도, 정확성 및 캡처 용이성이 필수적인 광업과 같은 산업에 이상적입니다.

휴대폰의 LiDAR 기술

Apple은 2020년에 휴대폰과 태블릿에 LiDAR를 도입한 최초의 회사였습니다. 모바일 레이저 스캐너나 TLS보다는 정확도가 훨씬 떨어지고 높은 수준의 범위가 부족하지만, iPhone과 iPad의 개발은 더 많은 사람들이 LiDAR를 사용할 수 있게 하는 큰 진전입니다.

TLS, 모바일 및 LiDAR 지원 휴대폰은 시간이 지남에 따라 동일한 영역의 일관된 LiDAR 데이터를 캡처하는 데 완벽한 솔루션으로 함께 작동합니다.

포인트 클라우드 데이터란 무엇인가요?

포인트 클라우드는 LiDAR 스캐너로 캡처한 스캔 내의 수많은(종종 수백만 개의) 점들입니다. 이 점들은 예를 들어 스캔된 건물의 표면 위의 한 점을 나타냅니다. 스캐너는 레이저 빔이 생성한 수직 및 수평 각도를 결합하여 각 점에 대한 3D XYZ 좌표 위치를 계산하여 일련의 3D 좌표 측정을 생성합니다.

데이터를 처리하면 스캔된 환경의 정확하고 상세한 그림을 제공하는 포인트 클라우드 데이터 세트가 생성됩니다. 점들이 밀집할수록 더 상세한 표현이 가능해지며, 이는 작은 특징과 질감 세부 사항을 명확하게 보여줍니다.

지리공간 측량을 위한 LiDAR 시스템

LiDAR에는 훌륭한 활용 사례가 많이 있습니다. 여기에는 고속도로와 도로 공사에서 교량 검사 및 대형 소매점 개발 매핑에 이르는 토목 공학 및 측량이 포함됩니다. 이는 광범위하며, 측량 회사가 최고 수준의 전문성을 유지하면서 비용 효율성을 높일 수 있도록 합니다.

설계

3D 스캐너는 토목 엔지니어가 짧은 시간 안에 매우 정확한 결과를 얻을 수 있도록 도와줍니다. 이는 촉박한 일정으로 작업할 때 필수적입니다.

평가

LiDAR 기술은 디지털 모델을 생성하여 건축 작업이 시작되기 전에 불규칙성을 발견하고 수정할 수 있을 뿐만 아니라, 스캔 간의 변경 사항을 모니터링하여 진행 상황을 보여주는 데 완벽합니다.

측량

측량사들은 상세한 3D 이미지, 정확한 수치지형모델(DTM), 특정 풍경의 수치표고모델(DEM)을 생성하는 데 도움을 주는 LiDAR 시스템을 선호합니다.

수치표고모델 (DEM)

수치표고모델(DEM)은 지형과 그 공간 내의 모든 물체의 3차원 표현입니다. LiDAR 스캔에서 수집된 등간격의 고도 값은 높은 정확도로 지구를 반영하고 모델링할 수 있는 좌표 시스템을 생성합니다.

수치지형모델 (DTM)

식생, 건물 및 기타 인공물과 같은 물체를 고려하는 DEM과 달리, 수치지형모델(DTM)은 지구 표면만을 고려합니다. DTM은 능선이나 강과 같은 자연적 특징을 포함하여 표면의 높이와 고도를 포함하여 지형의 정확한 그림을 제공합니다.

그렇다면, LiDAR 기술이란 무엇일까요?

빛 탐지 및 거리 측정(Light Detection and Ranging)에 대한 궁금증이 해소되었기를 바랍니다. 이 펄스 레이저 기술은 환경에 대한 상세한 정보와 데이터를 제공하는 수많은 매핑 애플리케이션을 가지고 있습니다.

비즈니스 애플리케이션을 위한 3D 스캐너를 찾고 있다면, LiDAR 기술은 필요한 지리공간 데이터를 수집할 수 있는 힘을 제공합니다. 포인트웍스의 다양한 레이저 스캐너는 다양한 애플리케이션과 산업을 위한 포인트 클라우드 데이터를 생성합니다.