对一款经典的Velodyne 16线激光雷达进行深度拆解,揭示其内部精密构造。通过逐层解析旋转机构、感应供电和16通道光学模块,可以直观理解早期激光雷达的工程设计理念与技术实现,对于了解自动驾驶传感器的演变具有重要价值。
智能速览
这是一款经典的Velodyne VLP-16,是自动驾驶历史上的里程碑产品。
采用独特的电磁感应非接触式设计为旋转部件供电和传输数据。
内部由16个独立的光电发射与接收模块构成,实现360度扫描。
拆解展示了FPGA处理器、专用ADC芯片等核心元器件的布局。
视频对比了这种分立式设计与现代高线数固态激光雷达的构造差异。
精华内容
让我们一起深入这款经典的16线激光雷达内部,探寻其机械结构与电子设计的巧妙之处。
外观与供电设计
该激光雷达本体为铝制外壳,根据版本不同,产地为美国或泰国,但均由美国设计。其外部连接一个接线盒,负责将12V电源转换为5V,并为GPS模块供电。接线盒内部结构相对简单,主要是一个7805稳压IC和一个汽车保险管,体现了早期工业设计的实用主义。电源适配器支持全球多种插头标准,方便不同地区使用。
核心旋转机构
雷达主体通过密封胶和隐藏螺丝固定,拆开后可见其核心旋转机构。该设计最大的特点是采用电磁感应进行非接触式的供电和数据传输,避免了传统滑环的磨损问题。旋转部分由一个无刷电机驱动,通过两个轴承固定,底部还配有光电编码器,用于精确检测旋转角度和位置,确保点云数据的准确性。
底部主板解析
雷达底部的PCB主板是整个系统的处理中枢。板载了Altera Cyclone III系列FPGA芯片,负责处理来自16个通道的原始数据。网络部分通过变压器实现物理层连接,保证数据稳定传输。此外,板上还有多颗MOSFET驱动管,分别用于驱动无刷电机和感应供电模块,展现了复杂的电源管理设计。
16通道光学系统
雷达顶部的旋转模块集中了16个独立的光电收发单元。每个单元都包含激光发射管、光电接收管、以及配套的光学透镜和前置放大电路。发射和接收的光路通过特定的反射棱镜进行聚焦和校准。这种分立式结构要求16个通道的物理位置和光学参数高度对齐,制造和调试难度较大,也体现了经典设计的精密性。
经典设计的启示
与当下动辄数百甚至上千线的固态激光雷达相比,Velodyne VLP-16的机械旋转式和分立元件方案显得复杂而经典。它通过精密的机械和模拟电路实现了360度环境感知。这种设计思路与后来高度集成化、芯片化的固态方案形成鲜明对比,清晰地展示了传感器技术从机械到电子、从分立到集成的演进路径。
此次拆解不仅展现了Velodyne作为行业先驱的扎实工艺,也揭示了早期激光雷达的技术路径。从分立元件到高度集成,传感器的演进之路仍在继续,未来还有哪些惊喜值得期待?
关键评论
威乐迪是老资历了,当年几十万的设备被后来者通过技术和市场化迅速降维打击。
这种多层旋转电路板的设计,要解决高速旋转下的动平衡问题,工程上确实很麻烦。
设备内部使用的胶水历经多年依然紧固,可见其工业品控标准之高。