Le système LiDAR : définition et principales applications industrielles

Le système LiDAR est une technologie qui révolutionne la manière dont les données issues d’environnements industriels sont collectées et traitées. À l’origine conçu pour des applications géospatiales et automobiles, cet outil s’impose désormais dans les entrepôts et les centres de distribution pour sa capacité à générer des cartes 2D et 3D hautement précises.

Dans cet article, nous donnons une définition du système LiDAR, expliquons son fonctionnement et présentons ses principales applications dans les domaines de la logistique et de l’industrie.

Qu’est-ce que le système LiDAR ?

Le système LiDAR (acronyme anglais pour light detection and ranging) est une technologie de télédétection qui permet de mesurer les distances avec une grande précision au moyen d’impulsions lumineuses laser. Le système LiDAR sert à balayer des surfaces, à détecter des objets et à générer des représentations tridimensionnelles de l’environnement. Ses applications comprennent désormais des domaines tels que l’agriculture, l’automobile, la robotique et, plus récemment, la logistique et l’intralogistique.

Le LiDAR fait partie d’un ensemble de technologies de perception spatiale incluant les capteurs à ultrasons, les caméras équipées de navigation SLAM (simultaneous localization and mapping) et les systèmes de vision par ordinateur. Comparé aux capteurs à ultrasons, qui reposent sur des ondes acoustiques et offrent une portée limitée, le LiDAR se distingue par sa vitesse, sa résolution et sa capacité à fonctionner dans des conditions de faible luminosité ou défavorables.

Il existe plusieurs types de systèmes LiDAR, généralement classés en fonction de leur méthode de balayage, de leur plateforme et de la technologie des capteurs. Chaque configuration répond à des besoins spécifiques en termes de portée, de précision, de vitesse de collecte des données et de résistance à l’environnement.

Comment fonctionne un capteur LiDAR ?

Un capteur LiDAR émet des impulsions laser et mesure le temps qu’elles mettent pour rebondir sur des objets et revenir vers le capteur. Ce principe repose sur la formule classique de calcul de la distance basée sur la vitesse de la lumière. Ainsi, sachant que la vitesse du laser est d’environ 300 000 km/s et en mesurant le temps aller-retour de chaque impulsion, le capteur calcule avec précision la distance qui le sépare de l’objet.

Le processus se déroule en trois étapes principales :

1. Émission d’une impulsion laser. Un capteur LiDAR est capable d’émettre des millions d’impulsions par seconde dans une direction donnée.
2. Réflexion de l’impulsion. Ces impulsions rebondissent sur des surfaces ou des objets présents dans l’environnement, tels qu’un bâtiment, un arbre, un véhicule ou le sol, avant d’être renvoyées vers le capteur.
3. Réception et calcul. Le capteur enregistre le temps écoulé entre l’émission et la réception de chaque impulsion. Sur la base de ces données, le système détermine la distance et crée un nuage de points en 2D et 3D qui reproduit fidèlement l’environnement.

Les scanners LiDAR peuvent être installés sur un appareil mobile (véhicule, drone, robot) ou à un emplacement fixe. Ils pivotent ou balayent dans plusieurs directions pour capturer des informations tridimensionnelles de l’environnement.

Quelles sont les applications du LiDAR ?

La technologie LiDAR est devenue un outil indispensable dans de nombreux secteurs grâce à sa capacité à générer des cartes 2D et 3D détaillées en temps réel. Alors qu’elle était initialement employée en topographie et en géologie, ses applications couvrent désormais des secteurs tels que la logistique, l’automatisation industrielle et la mobilité.

• Navigation de véhicules autonomes. Les AGV (automatic guided vehicles ou véhicules autoguidés) et les AMR (autonomous mobile robots ou robots mobiles autonomes) utilisent des capteurs LiDAR pour détecter les obstacles, suivre des itinéraires et fonctionner en toute sécurité au sein d’une installation logistique ou d’une usine.
• Drones. Équipés de capteurs LiDAR, ces engins volants effectuent des inspections aériennes d’infrastructures, surveillent les terres agricoles ou modélisent le relief avec une grande précision.
• Smartphones et tablettes. Certains appareils mobiles sont dotés de capteurs LiDAR pour améliorer la réalité augmentée (RA), numériser des espaces et fournir des mesures 3D rapides.
• Automobile. Les véhicules autonomes utilisent le LiDAR pour détecter les piétons, les autres véhicules et les éléments de l’environnement, pour une navigation et une sécurité améliorées.
• Bâtiment et architecture. Un capteur LiDAR installé sur un drone, un scanner terrestre ou un appareil portable permet de numériser des bâtiments, de générer des plans en 2D et en 3D et de suivre l’avancement des travaux.

La polyvalence du LiDAR en fait une technologie essentielle pour numériser des environnements physiques, optimiser les opérations et améliorer l’efficacité dans des secteurs toujours plus interconnectés.

Le système LiDAR dans la logistique

Dans le domaine de la logistique, le système LiDAR est principalement utilisé dans les AMR, les AGV et les systèmes de stockage afin d’optimiser la navigation, d’éviter les obstacles, d’automatiser la gestion des stocks et d’exploiter au maximum l’espace dans les entrepôts.

Les robots mobiles autonomes (AMR) équipés de capteurs LiDAR sont capables de se déplacer en toute sécurité dans les environnements logistiques. Ils contournent les obstacles et s’adaptent aux changements environnants. Par exemple, les AMR de Mecalux intègrent la technologie LiDAR pour garantir une navigation précise, fiable et efficace, même dans des milieux dynamiques où les personnes et les équipements sont en mouvement constant. Cette technologie est souvent associée aux systèmes de navigation SLAM, qui permettent aux robots de cartographier leur entourage et de se localiser sans nécessiter d’infrastructure externe.

Certains drones et robots utilisent également le LiDAR pour scanner les rayonnages et contrôler les niveaux de stock sans intervention humaine, simplifiant ainsi la gestion des stocks.

Dans l’ensemble, l’implantation de systèmes LiDAR dans les environnements logistiques offre de nombreux avantages améliorant l’efficacité opérationnelle et favorisant l’automatisation des processus.

Le LiDAR, une technologie clé pour la logistique du futur

Le système LiDAR est devenu une technologie clé pour l’automatisation des entrepôts et des centres de distribution. Grâce à sa capacité à générer des cartes, à détecter les obstacles et à fournir des données précises en temps réel, il constitue un outil efficace pour améliorer la productivité, la sécurité et l’adaptabilité des opérations logistiques. Dans un secteur de plus en plus axé sur la technologie, le LiDAR offre de nouvelles perspectives pour transformer l’intralogistique à l’aide de solutions intelligentes et connectées.