電子發燒友網報道（文/周凱揚）即便是在車載激光雷達宣傳得如此火熱的當下，全球激光雷達市場的出貨量中，貢獻一半以上的還是工業與測繪用激光雷達。從去年Yole發布的激光雷達產業報告來看，雖然禾賽在車載激光雷達的出貨量上名列第一，但從總營收的市場占比上看，排名前五的依然是主要發力工業與測繪激光雷達的Trimble、Hexagon、西克、Topcon、Riegl這幾家廠商。

而且激光雷達在工業領域應用，可以說同樣包含了在測繪與自動駕駛上的要求，比如大型室內測距以及工業移動機器人等。然而對于這類在業內仍算得上創新的傳感方案，工業激光雷達在技術路線的選擇上同樣伴隨著各種沖突，無論是掃描方式、激光器或是集成化設計等等。相對車規激光雷達來說，工業激光雷達的職能顯得更加“專一”。

機械式激光雷達先行，固態激光雷達緊隨其后

決定激光雷達分類的一個最關鍵因素就是掃描方式，從機械掃描、MEMS、OPA再到Flash等，激光雷達也被分為了機械式激光雷達、半固態激光雷達和固態激光雷達等。機械激光雷達起步和量產時間早，加上高精度等優勢，雖說造價更為昂貴，但由于用量不多還在成本接受范圍內，所以被率先應用于工業場景中。但新興的工業應用諸如AGV、無人叉車等，也為半固態與固態激光雷達創造了新的機遇。

比如關鍵的體積問題，機械激光雷達較大的體積決定了其更適合用在一些固定系統上，比如非接觸式的3D防護系統。借助機械激光雷達更容易實現全方位探測范圍的優勢，實現自定義的防護區域配置，利用主動掃描來檢測入侵或輔助AMR完成避障。

而半固態和固態激光雷達，由于減少了機械掃描的運動部件，顯著減小了體積，適合放在那些低系統負載的移動工業設備上，諸如無人叉車、牽引車等。而且由于機械掃描部件的減少，其可靠性也隨之加強，對于一些存在振動且較為頻繁的工業場景，也會縮短因為故障導致的長停機時間。

但半固態與固態在體積上的優勢也不一定能完全體現出來，比如在無人叉車應用中，選擇3塊120°視場角的固態激光雷達在體積上真不一定會小過單個機械式激光雷達。所以工業激光雷達哪怕應用方向一致，也不一定有最優的選擇，還是得在性能、成本等因素中進一步權衡，激光雷達的“專一性”可見一斑。

工業激光雷達的激光器選擇

與小體積的圖像傳感器不同，在激光雷達的部署中，往往激光器的選擇不僅決定了光源，也與掃描方式一樣，或多或少決定了整個傳感器系統的大小，而像AGV、清潔機器人和叉車這一類的設備中，如何將傳感器做到更小的體積，給其他附加系統留出空間才是最重要的。

目前主流的激光器有邊發射激光器（EEL）、垂直腔面發射激光器（VCSEL）、光纖激光器等。EEL憑借高功率密度和高脈沖峰值功率，在測距領域應用多年相對成熟，尤其是與APD探測器組合在一起，諸如艾邁斯歐司朗等廠商在EEL上也有著深厚的技術積累。而VCSEL雖然在部分性能上不及EEL，但由于其可見發射器陣列與SPAD探測器集成在一起，省略掉運動部件，所以在現在的固態激光雷達中被頻繁使用。

甚至已經有部分廠商已經在研發更高集成度的VCSEL，例如國內的識光芯科。識光芯科選擇的是VCSEL+SPAD的技術路線，將SPAD探測器、高精度時鐘采樣矩陣、單光子測距引擎、dToF感知算法加速器、激光雷達控制單元和高速接口等集成到單個SoC芯片上，同時實現數據采集和片上處理，從而簡化整個激光雷達系統的傳感與計算結構。

對于工業機器人來說，如此設計可以在維持高集成度的同時，顯著加快產品落地時間。所以我們在識光芯科的Pre-A輪融資中，也能看到匯川的身影。在工業控制與自動化領域，激光雷達必須得在性能、可靠性、體積與成本之間找到一個平衡，而現有的dToF+VCSEL+SPAD無疑是首選方案之一。

接著自然是老生常談的波長選擇，大家都知道1550nm相對905nm來說人眼安全等級更高，或者探測距離更遠等，但905nm配套產品的技術成熟度更高、成本更低等等。不過我們在討論波長的同時，也應該考慮到激光發射器帶來的功耗問題。

畢竟AMR這種移動設備往往是通過可充電電池來運轉的，除了驅動系統、處理系統等附加系統外，由激光雷達等傳感器組成的感知系統功耗也應該納入考量。所以無論使用哪種波長的大功率激光發射器，都應該注意功耗、能量轉換效率等指標。

復雜工業環境下的“特種”激光雷達

與車規級激光雷達極力追求的通用性不同，很多時候工業激光雷達只需要覆蓋單一場景即可，畢竟即便是AMR這種移動設備，或許會部署在復雜的環境中，但活動范圍有限，可以預見的變數不多。反觀車載激光雷達，則需要考慮到各種突發情況，添加更多的冗余設計，甚至是需要與其他ADAS系統協同開發。

以北醒光子的激光雷達TF02-Pro-W為例，這就是一個專為粉塵環境設計的料位檢測激光雷達。由于料位檢測并不需要3D數據，所以TF02-Pro-W僅僅只是一個單點測距的激光雷達。但其獨特之處不僅在于優秀的測距性能，還在設備上集成了自清潔的除塵刷。

在料倉、料罐、糧倉這類粉塵污染嚴重的環境中，之所以用到激光雷達就是看中了其穿透能力強的特性，傳統的圖像傳感器在類似場景中的可用性可謂大大受限。可即便如此，還是需要保證鏡頭清潔才能給到精確的檢測結果。而TF02-Pro-W可以自動清潔激光雷達窗口鏡上的粉塵贓物，從而減少人工維護的成本。

以及在某些復雜的工業環境中，激光雷達的IP防護等級要求要高于車規激光雷達，甚至達到IP67級以上。而且在做到如此高防護等級的同時，還得兼具RS-485、I2C等多工業接口的支持，甚至是對無線協議的支持。

寫在最后

由于中國工業制造業正處于4.0的轉型期，隨著激光雷達等高性能工業傳感器的出現，未來加大覆蓋率已成定局。國內工業激光雷達的優勢在于起步時間與國外齊平，已經落地的設計數量甚至遠超國外。且對車載激光雷達的追求，加速了激光雷達各大組件的研發與制造突破，以及相關軟件系統的完善。

不少激光雷達廠商在車載激光雷達產品逐步獲取車規認證的途中，也都紛紛推出了工規級的激光雷達產品。鑒于市面上不少激光雷達公司也都創立不久，還在高研發投入和尋求融資的困境中掙扎，如果上車這條路走得并不順暢，或許激光雷達廠商不必像工業激光雷達那么專一，兼顧工業與測繪領域也未嘗不是一種思路。