FAQ LiDAR: 20 preguntas/respuestas para entenderlo todo
Todo lo que necesita saber sobre el LiDAR en 20 preguntas técnicas: alcance, FoV, estado sólido vs mecánico, FMCW, ROS, SLAM, precio, precisión, seguridad ocular y más.
1. Diferencia entre LiDAR 2D y 3D
Un LiDAR 2D escanea un solo plano horizontal para producir un corte plano (x,y). Se utiliza para la detección de obstáculos y el guiado de robots en el suelo. Un LiDAR 3D utiliza múltiples haces (16 a 128 canales) o un espejo oscilante para generar una nube de puntos tridimensional completa (x,y,z).
2. Alcance: ¿qué mirar en una ficha técnica?
El alcance máximo se mide sobre un objetivo blanco con 80-90% de reflectividad. En la realidad, sobre objetivos oscuros (10% de reflectividad), espere 30-50% de ese valor. Mire siempre el alcance al 10% de reflectividad: es la cifra relevante para neumáticos negros o asfalto.
3. ¿Qué es el FoV?
El Field of View (FoV) es el ángulo total cubierto por el LiDAR, expresado en grados horizontal y vertical. Un FoV horizontal de 360° es típico de los rotativos mecánicos. Un FoV vertical amplio (90° en lugar de 30°) mejora la detección de obstáculos cercanos en el suelo y en altura.
4. ¿Spinning mecánico vs estado sólido?
El spinning utiliza un rotor motorizado (piezas móviles, desgaste) para un FoV 360°. El estado sólido no tiene piezas móviles (robusto, compacto) pero su FoV está limitado a 90-120°, necesitando varias unidades para una cobertura completa.
5. ¿Qué es el LiDAR FMCW?
El FMCW utiliza un láser de frecuencia modulada continua y mide el desplazamiento Doppler para obtener distancia Y velocidad simultáneamente. Es inmune a las interferencias de otros LiDAR y a la luz solar, pero sigue siendo más costoso y menos maduro que el ToF.
6. ¿Qué LiDAR son compatibles con ROS/ROS2?
Ouster (ouster-ros), Hesai (hesai_ros_driver), Livox (livox_ros_driver2), SICK (sick_scan_xd), RoboSense y Velodyne proporcionan controladores ROS2 oficiales. Verifique la compatibilidad con su distribución (Humble, Iron, Jazzy).
7. ¿Cuánto cuestan los LiDAR?
Gama de entrada 2D: 100-300 € (RPLIDAR A1). 3D estado sólido: 500-1500 € (Livox Mid-360). Gama media: 3000-8000 € (Ouster OS0-32). Alta gama 128 canales: >15000 €. Grado automotriz objetivo <1000 € a muy gran volumen.
8. ¿905 nm vs 1550 nm?
El 905 nm es más barato (láseres de silicio) pero menos eficaz bajo lluvia/niebla. El 1550 nm utiliza componentes InGaAs más costosos pero ofrece una potencia admisible 40 veces superior para la misma seguridad ocular, penetrando mejor la niebla con alcances dobles (300+ m).
9. ¿Qué LiDAR para SLAM?
SLAM 2D: RPLIDAR A2 o SICK TiM781 son suficientes. SLAM 3D: privilegie un FoV vertical amplio, como el Livox Mid-360 (59° verticales) o el Ouster OS0-32 (90° verticales). Una IMU integrada mejora la robustez del SLAM.
10. ¿Uso en exteriores?
La mayoría de los LiDAR modernos funcionan en exteriores. Verifique la resistencia a la luz solar (1550 nm preferible) y el índice IP (mín. IP65). El alcance cae un 30-50% con lluvia intensa o niebla.
11. ¿Qué es el índice IP?
El índice IP (IEC 60529) clasifica la protección contra sólidos y líquidos. Primer dígito: 6 = hermético al polvo. Segundo: 5 = chorros de agua, 7 = inmersión temporal, 8 = inmersión prolongada. IP67 mínimo recomendado para exteriores.
12. ¿Precisión de un LiDAR?
Error de distancia típico: ±1 a ±3 cm para LiDAR de gama media/alta. Error angular: 0,01° a 0,1°. La precisión real en un entorno real suele ser 2 a 3 veces peor que en condiciones ideales.
13. ¿Qué es el multieco?
El multieco detecta múltiples retornos para un solo pulso láser, permitiendo atravesar la vegetación, el vidrio o la niebla. Esencial para cartografía forestal, detección de objetos detrás de rejillas y filtrado de lluvia.
14. ¿Necesidad de IMU/GNSS?
Un LiDAR solo produce una nube relativa al sensor. Para un mapa absoluto, una IMU compensa las distorsiones de movimiento entre escaneos. Un GNSS es indispensable para la geolocalización absoluta en exteriores. Algunos LiDAR de alta gama integran IMU y GNSS.
15. ¿ToF vs FMCW?
El ToF (Time of Flight) cronometra un pulso láser. Maduro y económico, pero sensible a interferencias. El FMCW mide el desplazamiento Doppler para distancia + velocidad. Inmune a interferencias y luz solar, pero 2-3 veces más costoso.
16. ¿Ouster, Hesai o Livox?
Ouster: calidad de nube excelente, SDK bien documentado, ideal para investigación. Hesai: gama muy amplia (Pandar128 a AT128), excelente relación calidad-precio. Livox: estado sólido no repetitivo, precio competitivo, perfecto para SLAM 3D y robótica móvil.
17. ¿Qué es una nube de puntos?
Una nube de puntos es un conjunto de millones de puntos 3D (x,y,z) que representan mediciones láser sobre superficies físicas. Cada punto puede incluir intensidad, marca de tiempo, número de eco y a veces color RGB. Los formatos comunes: PCD, LAS/LAZ, PLY.
18. ¿Son peligrosos los LiDAR para los ojos?
Todos los LiDAR comerciales están certificados Clase 1 (IEC 60825-1), sin peligro incluso en exposición prolongada. A 1550 nm, la potencia admisible es mayor porque la córnea y el cristalino absorben esta longitud de onda antes de la retina.
19. ¿Ancho de banda de red necesario?
Un LiDAR de 16 canales: 10-30 Mb/s. 32 canales: 40-80 Mb/s. 128 canales: 100-300 Mb/s (hasta 900 Mb/s para modelos de alta gama). Gigabit Ethernet es suficiente para un solo sensor. Para múltiples LiDAR, prefiera 2,5GbE o 10GbE.
20. ¿Cómo probar un LiDAR antes de comprarlo?
Solicite una muestra de datos brutos (PCD o ROSbag) al fabricante. Evalúe la calidad en escenas variadas: interior, exterior con sol, objetos negros y reflectantes. Verifique la estabilidad de la frecuencia y la ausencia de puntos fantasma. Si es posible, haga una prueba comparativa.