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Porque LADAR está a entrar no mundo da metrologia por coordenadas

À medida que as indústrias espalhadas pelo mundo trabalham para tornar os seus processos e produtos não apenas automatizados, mas autónomos, houve uma explosão na utilização de sistemas de Detection and Ranging nos últimos 20 anos. Este sistema remonta à criação do Detection and Ranging (RADAR), desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial. Foram desenvolvidos sistemas mais modernos em torno de fontes de luz, levando aos sistemas Laser Radar, Light Detection and Ranging (LIDAR) e Laser Detection and Ranging (LADAR). Estes sistemas baseiam-se em conceitos similares, e muitos artigos tendem a agrupá-los. No entanto, durante a escolha da tecnologia, para determinada aplicação, é preciso ter em conta que LIDAR, RADAR e LADAR têm algumas significativas diferenças. Este artigo mergulha profundamente nestes termos e identifica as principais diferenças entre os sistemas de Detection and Ranging.

Os sistemas de Detection and Ranging baseiam-se todos na mesma técnica, em que é enviado um comprimento de onda para o espaço que será refletido por algum objeto que se encontre na sua direção. A receção da informação das ondas refletidas, permitem construir um mapa da área circundante, semelhante aos morcegos que utilizam a localização do eco para “ver” o que os rodeia sem processar a luz visível. Os sistemas RADAR usam ondas de rádio para detetar o espaço ao seu redor, tendo a vantagem de poder atravessar paredes, mas as frequências de micro-ondas mais longas têm menor resolução e velocidade mais lenta.

LIDAR, Laser Radar e LADAR usam frequências de comprimentos de onda de luz (visíveis e invisíveis ao olho humano) para mapear áreas que os rodeiam. As ondas de luz têm resoluções mais altas do que as ondas de rádio, o que permite precisões muito superiores nos mapas que criam, no entanto são mais impactados pelas condições climatéricas.

Embora o LIDAR, Laser Radar e LADAR estejam assentes no mesmo conceito, existem diferenças significativas quando se trata de aplicações específicas.

LIDAR tornou-se um termo abrangente para todos os instrumentos de metrologia sem contacto baseados na luz, mas, na prática, os dispositivos de medição LIDAR foram desenvolvidos para trabalhar com varreduras de alto volume para grandes superfícies. Normalmente enviam vários feixes de laser em forma de grade ou cone e utilizam um movimento constante para coletar milhões de pontos muito rapidamente, com precisões que variam de décimas de milímetros a mais de um centímetro, dependendo da aplicação. A utilização da tecnologia LIDAR tornou-se usual no levantamento topográfico e mapeamento de terrenos, modelagem de informações de construção e sistemas de orientação para carros autónomos.

O Laser Radar, por outro lado, foi concebido para replicar mais próximo as medições do Laser Tracker sem contato. As unidades de radar a laser normalmente enviam um único feixe de laser para medir recursos a poucos metros com precisão de alguns mícrons. A tecnologia Laser Radar foi integrada em ambientes de fabricação para soluções de digitalização mais automatizadas que podem ser montadas em robôs para inspeções mais próximas.

No entanto para soluções de inspeção verdadeiramente automatizadas na fabricação, o LIDAR carece de precisão e o Laser Radar de velocidade e eficiência na medição. O LADAR, no entanto, foi projetado para ser a combinação destas duas tecnologias. O verdadeiro sistema LADAR, como o novo Dynamic 9D LADAR da API, utiliza a interferometria laser para fornecer maior área da peça sem comprometer a precisão. Os sistemas LADAR podem ser usados em todas as aplicações de radar a laser.

Em suma, os sistemas de Detection and Ranging utilizam diferentes frequências de comprimento de onda enviadas para o espaço destinadas a mapear uma área com base no tempo que a onda leva para refletir num obstáculo. As tecnologias LIDAR, Laser Radar e LADAR usam frequências de luz para fazer estes tipos de medições. A tecnologia assenta nos mesmos princípios, porém na prática a utilização de cada tecnologia depende do tipo de aplicação. O LIDAR utiliza feixes de laser em forma de grade ou cone para aumentar a área superficial do objeto a maior distância, mas com menor precisão. Os sistemas de radar a laser possuem apenas um único feixe de laser, comprometendo a velocidade durante uma medição. Todavia o sistema LADAR, como o Dynamic 9D LADAR da API, é capaz de combinar a velocidade e a precisão para uma medição mais eficiente.