AGV navigasyon amaçlı bir LIDAR tasarımı
A LIDAR design for AGV navigation
Yazar: MUHAMMED MERT ULUPINAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN DINDIŞ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Diyod lazer = Diode laser ; Katıhal lazerleri = Solid state lasers

Özet:
LIDAR, lazer darbeleri kullanılarak bir nesne veya bir yüzeyin uzaklığını ölçmeye yarayan teknolojidir. Uzaklığı ölçülecek nesne ya da yüzeye gönderilen lazer darbesinin gönderilme süresi ile nesneye çarpıp yansıyan sinyalin tekrar kaynağa ulaşma süresi arasındaki zaman farkı ölçülerek mesafe ölçümü yapılır. Bu iki sinyal arasındaki zamanın ölçülmesi için hızlı ve hassas kart tasarımlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Çünkü ölçümlerdeki 1 eşlik hata 15 santimetrelik hatalı ölçüme sebep olur. Ayrıca LIDAR sistemleri donanım, yazılım ve tasarım yönünden farklı disiplinler içermesinden ötürü karmaşık ve pahalı sistemlerdir. Bu sebeple bu çalışmanın amacı düşük maliyetli devre elemanları kullanarak entegre elektronik ve optoelektronik devreler tasarlamak, geliştirmek ve test etmektir. Tasarlanan devreler pasif elemanlar, transistörler, işlemsel yükselteçler kullanılarak laboratuvar ortamında baskı kartı üzerine lehimlenmiştir. Lazer sinyalinin darbe genişliğini ve çıkış güç değerini ayarlayan bir lazer sürücü devresi yapılmıştır. Hedef nesneden yansıyan zayıf sinyali güçlendirmek için kullanılan bir yükselteç devresi yapılmıştır. Yansıyan ışığın fotodiyot üzerine düştüğü bir alıcı devresi yapılmıştır. Son olarak lazer diyotun çalışması için gerekli palsi üretmek için mikroişlemci kullanılmıştır. Mesafe ölçümünü yapmak için analog dijital dönüştürücü kullanılmıştır. ADC temelli ölçümlerde mesafe ölçümünün doğruluğu ve hassasiyeti ADC'nin bant genişliğine, örnekleme frekansına ve yansıyan sinyalin karakteristiğine bağlı olduğu için yansıyan sinyaller üzerinde çeşitli algoritmalar kullanılarak mesafe ölçülmeye çalışılmıştır.

Abstract:
LIDAR is technology for measuring the distance of an object or surface using laser pulses. The distance measurement is measured by measuring the time difference between the duration of the laser pulse sent to the object to be measured or the distance of the laser pulse and the time it reaches the source. Fast and precise card designs are needed to measure the time between these two signals. Because the error of 1 ns in the measurements causes an incorrect measurement of 15 centimeters. In addition, LIDAR systems are complex and expensive systems because they contain different disciplines in terms of hardware, software and design. Therefore, the aim of this study is to design, develop and test integrated electronic and optoelectronic circuits using low cost circuit elements. The designed circuits are soldered on the printing card in the laboratory environment using passive elements, transistors, operational amplifiers. A laser driver circuit is made that adjusts the pulse width and output power value of the laser signal. An amplifier circuit is used to amplify the weak signal reflected from the target object. A receiver circuit is made in which the reflected light falls on the photodiode. Finally, the microprocessor was used to produce the required pulse for the operation of the laser diode. An analog digital converter is used to measure the distance. Since the accuracy and sensitivity of the distance measurement in ADC based measurements depends on the bandwidth, sampling frequency and characteristic of the reflected signal, distance algorithms have been tried to be measured on the reflected signals.