LiDAR
So Wählen Sie die Passenden Komponenten Für den Aufbau Ihres Lidar Systems aus
Wo werden LiDAR-Systeme eingesetzt?
LiDAR-Systeme haben ein breites Anwendungsspektrum, das von der Messung der Entfernung eines Objekts bis hin zu komplexen 3D-Modellen zur Erstellung digitaler Zwillinge reicht. LiDAR ist auch eine Fernerkundungstechnologie, die bei der Erfassung von Zielen helfen kann.
LiDAR für kurze und für weite Distanzen
Unabhängig vom jeweiligen Anwendungsfall sind sowohl LiDAR-Systeme mit großer als auch mit geringer Reichweite auf dem Markt erhältlich. Jedes dieser Systeme benötigt ähnliche Komponenten, hat aber (sehr) unterschiedliche Spezifikationen.
Die perfekte Kombination.
LASER COMPONENTS unterstützt Systemintegratoren egal ob mit wissenschaftlicher oder industrieller Erfahrung, die beste Kombination von Sendern und Detektoren für ihre Bedürfnisse zu finden; wir entwickeln und produzieren auch maßgeschneiderte Produkte für spezielle Anforderungen.
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Aktuelle Technologien
für zuverlässige Time-of-Flight Messungen
Bei LiDAR-Messungen werden mehrere tausend Laserpulse pro Sekunde ausgesendet. Jeder Puls dauert nur wenige Nanosekunden.
Die Entfernung zum Hindernis kann durch die Laufzeitdifferenz zwischen dem ausgehenden Signal und der eingehenden Reflexion bestimmt werden, was oft als Laufzeitmethode/Laufzeitmessung (Time-of-Flight, ToF) bezeichnet wird.
Als Emitter werden Impulslaserdioden, PLDs, eingesetzt. Da PLDs Strahlen in einem Intervall von wenigen Nanosekunden aussenden und nichts schneller ist als Licht, liefert LiDAR in kürzester Zeit zuverlässige Informationen.
Einsatzbereiche
Was kann gemessen werden?
LASER COMPONENTS fertigt eine Vielzahl unterschiedlicher Impulslaserdioden als Emitter und Avalanche Photodioden als Detektor; diese können je nach Anwendungsfall für unsere OEMs angepasst werden. Mit den richtigen Komponenten kann LiDAR genaue Messungen in völlig unterschiedlichen Umgebungen erfassen, um beispielsweise 3D-Punktwolken zu erzeugen, die weitläufige Gelände kartieren oder Grundrisse für Innenrauminspektionen erfassen. Beim autonomen Fahren hingegen, müssen bewegte Objekte erfasst werden, was schnelle, responsive und zuverlässige LiDAR-Systeme erfordert, um die Sicherheit des Fahrers und der anderen Verkehrsteilnehmer zu gewährleisten. Mit Hilfe von Differential-LiDAR-Methoden können sogar Gase wie Methan überwacht werden, um die Auswirkungen auf die Umwelt zu kontrollieren.
Verwendet werden LiDAR-Systeme unter anderen in:
- Architektur und Bauplanung
- Entfernungsmessung
- Telemetrie
- Automatische Positionskontrolle in der Schifffahrt
- Erkennung von Anwesenheit
- Atmosphärisches LiDAR
- Gas-Kartierung
- Forstwirtschaft
- Medizinische Tomographie
- Topographie
- Augmented Reality (AR) / Virtual Reality (VR)
- Automobilindustrie
- Ophthalmologie
- Verteidigung, Luft- und Raumfahrt
- Maschinelles Sehen
- Weltraum
Durchdringung des Dschungels
Optoelektronische LiDAR-Messungen enthüllen die Geheimnisse alter Zivilisationen.
Wer auf Reisen geht, hofft auf ein außergewöhnliches Erlebnis: Der Reiz ferner Länder liegt in ihren exotischen Landschaften, ungewohnten Bräuchen und den Überresten längst vergessener Hochkulturen. Historische Stätten wie Angkor Wat, Machu Picchu und Tikal (siehe Foto) haben sich als wahre Touristenmagnete erwiesen - und noch immer sind nicht alle Geheimnisse der Vergangenheit gelüftet.
Die Lasertechnologie liefert den Archäologen heute Informationen, die sie früher nicht kannten. Erst kürzlich haben neue Entdeckungen über die Maya für Aufsehen gesorgt.
Science Fiction war gestern
Dronen im Feuerwehr-Einsatz
Drohnen zählen zu den unbemannten Luftfahrzeugen, UAV, die privat und gewerblich eingesetzt werden. UAV-Systeme werden schon heute in der Rettung eingesetzt. Beim Feuerwehreinsatz wird im einfachsten Fall der Brandherd lokalisiert - das hilft besonders bei Waldbränden, um Löscharbeiten gezielt zu steuern. Die USA hat bereits positive Erfahrungen gesammelt.
Professionelle Drohnen fliegen autonom; die Anforderungen an ihre Sicherheitssysteme sind daher besonders hoch.
LiDAR-Typen
und ihre Vorteile
+ LiDAR mit großer Reichweite. Bei vielen bekannten Anwendungen wird ein Long-Range LiDAR eingesetzt: Im Freien benötigen Fahrzeuge LiDAR mit großer Reichweite um sich schnell bewegende Ziele zu detektieren. Die Systeme werden auch in der Luftfahrt eingesetzt für Anwendungen wie Höhenmessung, Fernerkundung und Präzisionslandwirtschaft. Hierzu werden als Emitter längere Wellenlängen verwenden, um Informationen über die darunter liegenden Pflanzen mit weniger Störungen durch Wolken und andere atmosphärische Bedingungen zu erfassen.
+ LiDAR für kurze Distanzen. In industriellen Umgebungen sind LiDAR-Syteme mit geringer Reichweite häufig eine bessere Lösung, um beispielsweise den Strombedarf zu minimieren. In einer Fabrikumgebung können die geringeren Anforderungen an Leistung, Größe und Kosten eines Systems mit kurzer Reichweite von Vorteil sein: je nach Anforderung der Anwendung kann es leichter skaliert werden, wie z. B. für automatische Türen oder Sicherheitsvorhänge. Während für eine Anwendung im Automobilbereich ein Abstand von 250 Metern erforderlich ist, muss ein automatisierter Roboter in der Nähe vielleicht nur andere Objekte innerhalb eines Meters erkennen.
Scanning Lidar
Bei Scnningsystemen, werden Emitter und Detektor des LiDAR-Systems auf einem rotierenden Kopf mit einem Motor und einem Spiegel verwendet, um das Laserlicht auszusenden und zu erfassen. Der Servomotor stellt den Spiegel so ein, dass ein vertikales Sichtfeld (FoV) erfasst wird.
Das LiDAR-System dreht sich horizontal um 360°, um eine 3D-Punktwolke zu erfassen. Ein Hochgeschwindigkeits-PLD sendet Laserimpulse aus, die von der Umgebung reflektiert werden und schließlich den Photodetektor auf einer mechanisch rotierenden Plattform erreichen.
Scanning-LiDAR Systeme können ein ganzes Gebiet zuverlässig mit nur einem System erfassen, anstatt mehrere Geräte zu verwenden. Die in diesen Systemen eingesetzten Laser verwenden IR-Wellenlängen, üblicherweise 905 nm für großvolumige, kommerzielle, industrielle und Kundenanwendungen oder 1550 nm für hochauflösende Messungen über größere Entfernungen im Outdorr-Bereich.
Festkörper Lidar
Statt mit konventionellen Motoren, verwendet ein Festkörper-LiDAR Halbleiterlösungen, um eine ganze Szenerie zu scannen. Ein gepulster Laser wird über das Sichtfeld FoV (Field of View) gelenkt, indem winzige MEMS-Sensoren (mikroelektromechanische Systeme) oder sog. Optical Phase Arrays (OPA) eingesetzt werden.
Während bei MEMS ein Spiegel eingesetzt wird, um das Umfeld zu scannen, kommt die OPA-Lösung ohne bewegliche Teile aus, indem die Richtung des Laserstrahls elektronisch angpasst wird. So lassen sich preiswerte und robuste LiDAR-Systeme verwirklichen.
Flash LiDAR
Flash-LiDAR Lösungen beleuchten das gesamte Sichtfeld auf einmal; die Rückstrahlung wird von einem Fotodetektor-Array als Punktwolke erfasst: Ähnlich einem Kamerasystem kann so eine ganze Szenerie mit nur einem Scan erfasst werden.
Flash-LiDAR Systeme sind mechanisch und optisch einfach. Da keine aufwendige Strahlsteuerung notwendig ist, sind sie potentiell kostengünstiger als andere Systeme. Benötigt wird jedoch ein leistungsstarker Sensor sowie ein sehr empfindliches Photodetektor-Array.
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Produkte
zur Konstruktion von LiDAR Systemen
LiDAR-Systeme sollen zuverlässig, klein und kostengünstig sein. Für die Hersteller von laserbasierten Messgeräten und optoelektronischen Bauteilen bedeutet das eine große Herausforderung.
LASER COMPONENTS fertigt in seinen ISO-zertifizierten Produktionsstätten alle Komponenten für leistungsstarke und zukunftsweisende LiDAR-Lösungen:
Impulslaserdioden mit ultrakurzen Pulsen sorgen für eine bessere Auflösung bei der Abstandsmessung. Im Zusammenspiel mit hochempfindlichen Avalanche Photodioden (APDs) werden selbst kleinste Signale erkannt.
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905 nm Einzelemitter, Stapelaufbauten und Multi-Junction Pulslaserdioden bis zu 650 W
Gepulste Laserdioden (PLD) bei 1550 nm bis 40 W
Die Si-Avalanche Photodioden eignen sich für den Spektralbereich von 260 nm bis 1100 nm.
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zur Medizintechnik.
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