11月26日，據(jù)麥姆斯咨詢報道，Mirrorcle Technologies（以下簡稱Mirrorcle）發(fā)布其首款基于激光技術(shù)的環(huán)境傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過增添飛行時間（ToF）距離探測來擴充其擁有專利授權(quán)的MEMS微鏡的獨特功能。新型MEMS微鏡3D激光雷達（LiDAR）系統(tǒng)名為“SyMPL”，這是一款緊湊型、輕量級的即插即用型解決方案，提供可編程掃描功能，生成3D點云數(shù)據(jù)，可用于機器人及其它工業(yè)環(huán)境中的客戶端應(yīng)用。該系統(tǒng)采用平均功率極低的905nm激光器，但它能以1cm分辨率有效地探測不同材料的物體，探測最大距離約為30m。

該解決方案使用戶能夠輕松控制超過10000 x 10000個離散角度的掃描，可快速、多功能地掃描整個能視域（field of regard，F(xiàn)oR），如果需要，還可增加特定關(guān)注區(qū)域的點密度。SyMPL用戶可自由對所需的長寬比、掃描速度、掃描旋轉(zhuǎn)和距離范圍進行控制和編程。Mirrorcle首席執(zhí)行官Veljko Milanovic博士風趣地介紹了新系統(tǒng)的非凡來歷：“利用好如激光雷達MEMS開發(fā)工具等我公司現(xiàn)有產(chǎn)品，就能夠幫助許多團隊開發(fā)出3D激光雷達原型機。我們在子系統(tǒng)層面取得了成功，憑借激光跟蹤系統(tǒng)的專業(yè)知識開發(fā)出一套完整的3D傳感解決方案。坦率地講，我們自己對開發(fā)的效率以及最終系統(tǒng)性能都感到驚訝。”Veljko進一步補充道，利用Mirrorcle的開發(fā)套件（SDK）和相關(guān)代碼示例，軟件開發(fā)將會非常高效。

圖1 Mirrorcle緊湊型、輕量級的3D激光雷達系統(tǒng)“SyMPL”

憑借這一里程碑式系統(tǒng)的發(fā)布，作為光投影和激光傳感器整體系統(tǒng)解決方案的供應(yīng)商，Mirrorcle將繼續(xù)沿著戰(zhàn)略調(diào)整路徑前進。與此同時，Mirrorcle定制解決方案業(yè)務(wù)部門將繼續(xù)支持現(xiàn)有客戶在組件和子系統(tǒng)層面的需求。Mirrorcle運營經(jīng)理Iva Palmer指出：“目前，我們有三個MEMS微鏡組裝廠，但只有一個廠滿產(chǎn)運轉(zhuǎn)。因此，在沒有重大新投資進入的情況下，我們有能力為OEM客戶和新業(yè)務(wù)部門迅速擴大制造規(guī)模。作為一家成熟且不斷成長的企業(yè)，我們自然會更有選擇性地看待新機遇。無論如何，與Mirrorcle簽訂了連續(xù)生產(chǎn)協(xié)議的客戶可以繼續(xù)享受高品質(zhì)制造與支持。”

自2005年以來，Mirrorcle一直是MEMS激光雷達領(lǐng)域的先鋒

在2005年左右，許多國防相關(guān)光學系統(tǒng)的研發(fā)人員均開始尋求減小光學傳感器的尺寸、重量、功率和成本（“SWaP-C”）的新方法。如美國陸軍研究實驗室（ARL）等美國國防部（DoD）分支機構(gòu)和實驗室，以及相關(guān)的國防承建商均需要新技術(shù)。DoD正在重新設(shè)計用于各類小型機器人平臺的激光雷達系統(tǒng)，其目標主要是大幅優(yōu)化“SWaP-C”。與此同時，同樣是2005年，Mirrorcle剛剛成立，其無萬向節(jié)兩軸MEMS微鏡打破了以往所有的性能優(yōu)勢壁壘（結(jié)合微鏡尺寸、傾斜角度和掃描速度等方面）。在尺寸、重量、功率、成本等方面敏感的應(yīng)用中替換檢流計式掃描器，不再是學術(shù)討論，而成為了新的商業(yè)現(xiàn)實。很快，新一代激光雷達的開發(fā)商與Mirrorcle的MEMS微鏡之間的聯(lián)系密切。到2010年，Mirrorcle成功的設(shè)計先后為Areté、ARL以及波音公司（Spectrolab）所采用，幾年后又被NGC激光系統(tǒng)和美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心（NASA GSFC）所采用。這些開創(chuàng)性項目均是利用Mirrorcle高靈敏度的MEMS微鏡來實現(xiàn)。同樣重要的是，Mirrorcle的發(fā)展在很大程度上也得益于這些項目的需求和壓力，這些項目的總產(chǎn)值也在不斷增加。到2015年左右，Mirrorcle的MEMS微鏡為一系列初創(chuàng)公司和固態(tài)激光雷達技術(shù)的發(fā)展提供了幫助，固態(tài)激光雷達技術(shù)是針對自動駕駛和機器人應(yīng)用而提出。

機器人解決方案的需求不斷增長

盡管激光雷達技術(shù)有許多成功的應(yīng)用，包括一些商業(yè)案例，但是目前還沒有合適的產(chǎn)品具備滿足不斷增長的機器人產(chǎn)業(yè)所需的關(guān)鍵特性，如生產(chǎn)就緒（Production Readiness）及市場成本。因此，盡管攝像頭視覺技術(shù)取得了長足進步，但激光雷達行業(yè)仍然嚴重依賴基于攝像頭的解決方案，但這些解決方案并不能滿足機器人應(yīng)用的諸多要求。Mirrorcle業(yè)務(wù)發(fā)展和戰(zhàn)略主管Lj .Ristic博士評論道：“目前還不清楚自動駕駛汽車大肆宣傳以及對激光雷達應(yīng)用的大規(guī)模投資是否將蔓延到機器人領(lǐng)域，但我們可以清晰地發(fā)現(xiàn)針對中程、低成本、低復(fù)雜性的激光雷達系統(tǒng)需求未被滿足，Mirrorcle憑借成本效益和可靠的解決方案即可應(yīng)對該需求。”

緊湊型、輕量級“SyMPL”3D激光雷達系統(tǒng)的關(guān)鍵性能

SyMPL光學成像、探測和測距系統(tǒng)均是利用Mirrorcle已有的MEMS微鏡來完成。MEMS微鏡的核心就是單晶硅結(jié)構(gòu)，并在動態(tài)傾斜軸的兩端各裝有靜電梳狀驅(qū)動執(zhí)行器。與壓電或檢流計掃描技術(shù)相比，這種獨特的靜電驅(qū)動具有諸多優(yōu)點：如魯棒性、極低的功耗（<1mW），同時可提供幾乎無限的壽命。一般來講，機械式激光雷達會隨著時間的推移而磨損、退化。因此，這種MEMS激光雷達可以恰如其分地被稱為固態(tài)激光雷達，僅受其激光源壽命的限制。為了解決激光雷達領(lǐng)域中最具挑戰(zhàn)性的問題：以可銷售的成本完成大規(guī)模生產(chǎn)的準備，Mirrorcle團隊利用自家大規(guī)模量產(chǎn)的MEMS微鏡和現(xiàn)成的ToF激光測距組件，實現(xiàn)了真正簡單、低成本的設(shè)計。根據(jù)諸多供應(yīng)商提供給設(shè)計者的參考，快速、滿足人眼安全的激光測距儀（LRFs）已經(jīng)以多種形式和低成本要求在供應(yīng)商中建立起來。將激光測距儀與微鏡恰當?shù)剡M行光機械耦合，并精確地驅(qū)動MEMS微鏡，從而將其功能擴展到3D維度。另外，通過添加提供軟件/API接口的緊湊而高效的控制器單元，使該解決方案保持完整且可配置軟件。

“SyMPL”3D激光雷達系統(tǒng)擁有直觀易懂的軟件包支持

“SyMPL”3D激光雷達系統(tǒng)由直觀易懂的軟件包支持，該軟件包支持對激光雷達的可編程控制以及詳細的點云可視化，并帶有可用于多計算平臺的SDK。用戶通過SyMPL將能夠立即查看實時3D點云，并與之交互，實現(xiàn)“開箱即用”。該軟件包將幫助用戶實現(xiàn)比查看點云更多的功能。通過與易于使用的服務(wù)器-客戶端系統(tǒng)接口，用戶可以快速地將“SyMPL”解決方案整合至自己的系統(tǒng)中。大量的文檔和輕量級的通信協(xié)議對于將激光雷達傳感器集成到制導(dǎo)或地圖測繪系統(tǒng)中至關(guān)重要。易于集成至現(xiàn)有系統(tǒng)是構(gòu)建軟件的核心要素。

圖2 左圖為Mirrorcle首席執(zhí)行官，右圖為即時獲得的點云圖；通過該示例表明了Mirrorcle傳感器的高分辨率和高

可利用DEMO-07工具套件構(gòu)建“SyMPL”3D激光雷達系統(tǒng)

與大多數(shù)Mirrorcle的產(chǎn)品一樣，“SyMPL”也是開始于即插即用的工具包。“DEMO-07”是一款演示工具套件，可提供產(chǎn)品的通用版本，搭載了設(shè)置簡單且易于實驗的軟件包。“DEMO-07”激光雷達系統(tǒng)通過USB數(shù)據(jù)線與Windows個人計算機（PC）連接來為其提供電源和串行通信。默認設(shè)置提供可編程的20°x 20°的能視域（FoR）與可配置的掃描。該系統(tǒng)采用905nm激光器，平均功率低于會議室激光筆的平均功率。具有低功率和背景光濾波等特點，適用于任何環(huán)境。此外，整個單元重量僅不到0.25kg，功耗約為1.25W，這些特點使其成為集成到機載（無人機）平臺、小型室內(nèi)地圖測繪及送貨機器人的理想選擇。

圖3 左圖為Mirrorcle的“DEMO-07”演示套件系統(tǒng)，該系統(tǒng)有兩大應(yīng)用：（1）用于“激光雷達視圖”的點云可視

關(guān)于Mirrorcle

Mirrorcle于2005年在美國加州成立，主要提供商用且具有專利授權(quán)的光學微機電系統(tǒng)（MEMS）產(chǎn)品和激光系統(tǒng)。公司自成立以來，在研發(fā)方面持續(xù)投入，致力于提供全球最快的點對點（準靜態(tài)）雙軸光束控制MEMS微鏡，以及具備視頻幀率的諧振式微鏡。Mirrorcle是全球唯一一家傾斜式（tip-tilt）MEMS執(zhí)行器的供應(yīng)商，并提供直徑從亞毫米級到毫米級的微鏡，為客戶提供多種規(guī)格產(chǎn)品，以優(yōu)化其成功商業(yè)化的道路。Mirrorcle目前提供的產(chǎn)品可應(yīng)用于3D測量系統(tǒng)、生物醫(yī)學成像系統(tǒng)、固態(tài)激光雷達、AR/VR原型機、激光投影儀和教學。Mirrorcle的系統(tǒng)解決方案則包括全球最緊湊型矢量圖形激光投影儀和3D激光雷達。

Mirrorcle在其加州Richmond的總部中擁有多個潔凈室實驗室，晶圓級CMOS和MEMS制造設(shè)施全年無休。除此之外，公司還與領(lǐng)先的MEMS晶圓代工廠和合格的光機械組裝廠建立了合作關(guān)系，以保障大規(guī)模生產(chǎn)制造。