Lidar Sensor | Technologie zur Fernerkundung mit Laserlicht
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Entdecken Sie die faszinierende Welt vom Lidar-Sensor, einem Teilbereich der optischen Sensorik. Erfahren Sie in unserem Artikel alles über den aktuellen Stand der Technik und zukünftige Trends. Wir stellen Ihnen Produktneuheiten verschiedener Hersteller sowie die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von Lidar-Sensoren vor. Antworten auf die wichtigsten Fragen zu dieser fortschrittlichen Technologie finden Sie hier ebenfalls.
Inhalt
Lidar Technologie 2024 – Das Wichtigste in Kürze
Die Lidar-Technologie ist ein Schlüsselbereich in der optischen Sensorik und der räumlichen Datenanalyse. In der Entwicklung liegt das Hauptaugenmerk auf Steigerung der Genauigkeit, höherer Auflösung und effizienterer Datenverarbeitung. Damit werden sie besonders wertvoll für Anwendungen in der autonomen Fahrzeugtechnologie, wo sie zur präzisen Umgebungserfassung und -kartierung eingesetzt werden.
Ebenso wird Lidar in der Geomatik für detaillierte topografische Kartierungen und in der Architektur für genaue Gebäudevermessungen genutzt. Ein weiterer aufstrebender Bereich ist die Umweltüberwachung, wo Lidar zur Analyse von Waldgebieten und zur Erfassung der Veränderungen an Küstenlinien eingesetzt wird.
Die Integration von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen in Lidar-Systeme ist ein weiterer Trend, der die Datenauswertung verbessert und neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet. Zudem wird an der Miniaturisierung der Lidar-Systeme gearbeitet, um sie vielseitiger und für eine breitere Palette von Anwendungen zugänglich zu machen.
Lidar Sensor zur Überwachung der Förderbandauslastung
27.05.2023 | Mit dem Sensorsystem Contour2D von Pepperl+Fuchs lässt sich am effizientesten erkennen, wie ein Förderband ausgelastet ist. Einzigartig am Markt kommt dabei nur ein einziger Lidar-Sensor zum Einsatz. Durch die Leistungsmerkmale des R2000 Lidar-Sensors und den intelligenten Algorithmus ist der Schatteneffekt zuverlässig korrigierbar. Minimaler Montageaufwand und schnelle Inbetriebnahme in drei einfachen Schritten runden diese wirtschaftliche Lösung ab.
Um Pakete eines Förderbandes effizient und möglichst gleichmäßig auf nachgelagerte Stationen zu verteilen, muss die Förderbandbelegung erfasst werden. Das gelingt mit dem Contour2D Sensor und seinem Lidar-Sensor, der zentriert über dem Förderband montiert wird. Durch die mittige Sensorposition fallen Schatten von Paketen auf das Förderband, die die Messergebnisse verfälschen würden.
Dank dem Zusammenspiel der hohen Winkelauflösung des R2000 2D und einem intelligenten Algorithmus, erfolgt eine Korrektur dieser entstehenden Schatten. Der Algorithmus sowie die weitere Aufarbeitung der Rohdaten finden auf der Multi Scan Evaluation Unit (MSEU) des Sensors statt. Weil nur ein Sensor mittig über dem Förderband montiert wird, sind keine größeren Anpassungen am Förderband nötig. So können auch bestehende Anlagen problemlos nachgerüstet werden.
Lidar Technologie der dritten Generation
30.03.2023 | Mit dem Scala 1 und 2 von Valeo wurde das bedingt automatisierte Fahren in Staus Realität. Jetzt lässt sich der Einsatzbereich von Privatfahrzeugen mit dem Scala 3 Lidar aufgrund eines größeren Nutzungsumfangs und der Unterstützung höherer Geschwindigkeiten erheblich erweitern. Der Technologieführer für die Ausstattung von Robotaxis produziert seine bewährte, marktführende Technologie in Großserie.
Der Scala 3 Lidar von Valeo ist das Herzstück der nächsten Generation von hochautomatisierten Systemen. Er wird den Einsatzbereich von bedingt automatisierten Fahrzeugen der Stufe 3 nicht nur ausweiten, sondern auch höhere Geschwindigkeiten bis zu 130 km/h ermöglichen. Zudem wird der Lidar Sensor den Einsatz von Robotaxis der Stufe 4 in großem Maßstab möchlich machen.
Punktewolke mit bisher unerreichter Auflösung
Dank seines laserbasierten Systems erzeugt Valeo Scala 3 ein 3D-Bild der Fahrzeugumgebung und liefert eine Punktwolke mit einer für ein Automobilsystem bisher unerreichten Auflösung. Mit mehr als 12 Mio Pixel/s (das 16-fache im Vergleich zu Scala 2), einem Erfassungsbereich von 200 m für Objekte mit geringer Reflektivität und 300 m bei Objekten mit hoher Reflektivität sieht der Sensor fast alles, selbst für das menschliche Auge unsichtbare Objekte.
Zusätzlich zu seinen Hardware-Fähigkeiten verfügt Scala 3 über eine Reihe von Software-Modulen, einschließlich Algorithmen, die auf Wahrnehmung und künstlicher Intelligenz basieren. Die Lidar-Funktionen sorgen für höchste Sicherheit und Zuverlässigkeit. Hindernisse, Regen und Spritzwasser oder Ausrichtungsfehler werden detektiert. Das System kann sich selbst online kalibrieren.
Objekterkerkennung mehr als 150 m im Voraus
Auf einer unbeleuchteten, schwarzen Asphaltstraße beispielsweise detektiert die Lidar-Technologie mehr als 150 m im Voraus Objekte und identifiziert sie. Das gilt auch für einen herumliegenden Reifen, den weder der Fahrer noch Kameras oder Radargeräte zuverlässig erkennen. Die Technik identifiziert, klassifiziert und verfolgt Objekte, so dass das Datenfusionssystem des Fahrzeugs eine vollständige 3D-Kartierung der Fahrzeugumgebung erhält. Das gestattet das autonome Fahren. Die Softwaremodule lassen sich problemlos in gängige SoC-Plattformen einbetten und auf speziellen Steuergeräten oder Domain Controllern ausführen.
Sensor für sicheres autonomes Fahren bei jeder Witterung
Der ADAS-Markt (globaler Markt für forschrittliche Fahrerassistenzsysteme) wird voraussichtlich um 17 % pro Jahr wachsen und im Jahr 2030 ein Volumen von 60 Mrd. Euro erreichen. Ein bedeutender asiatischer Fahrzeughersteller sowie ein führendes amerikanisches Robotaxi-Unternehmen wird den Scala 3 Lidar von Valeo einsetzen. Schon 2022 konnte Valeo Stellantis als Kunden für seinen neuesten Lidar-Sensor gewinnen und verbucht somit für den Scala 3 inzwischen Aufträge im Wert von mehr als 1 Mrd. EUR.
Lidar Sensor erkennt die Umgebung in vier Dimensionen
08.09.2020 | Im Bereich Assistenzsysteme für z. B. selbstfahrende Autos setzen viele Automobilisten auf die Lidar-Technologie. lbeo Automotive Systems hat dafür den neuen Lidar Sensor entwickelt. Der Ibeonext verfügt über eine neuartige Photonen Laser Messtechnik. Für die zuverlässige Erkennung von Objekten erzeugt er eine hochauflösende 3-D-Punktwolke.
In Real Solid-State Art kommt die Lidar Sensorik ohne bewegliche Teile aus. Ähnlich wie eine Kamera erzeugt das System ein zusätzliches SW-Bild. Das kompakte Design wurde seriennah angelehnt an hohe Automotive-Standards entwickelt. Der Ibeonext eignet sich zum Einsatz für Fahrerassistenzsysteme und das automatisierte Fahren auf Level 3 und 4. Ab 2021 wird es zum Lidar-Sensor eine Perception-Software geben, welche zur Umgebungswahrnehmung und Klassifizierung der Objekte dient.
Abstandssensor mit schneller Time-of-flight Messmethode
Einzigartig bei diesem Lidar-Sensor ist, dass ein zusätzliches lntensitätsbild erzeugt wird. Er fungiert somit auch als eine Art Schwarz-Weiß-Kamera. Das bezeichnet lbeo als die vierte Dimension bzw. 4D Sensorik. Das lntensitätsbild bietet besonders bei der Spurerkennung während der Fahrt Vorteile. Die kompakte und modulare Bauweise des neuen Ibeonext lässt unterschiedliche Set-ups für verschiedene Anwendungen beim Kunden zu.
Lidar Sensoren mit hoher Reichweite
Die Solid-State-Technologie des Lidar-Sensors bietet eine hohe Reichweite und eine große räumliche Auflösung beim Scannen der Umgebung. Das gestattet eine exakte Modellierung der Umgebung. Veränderungen im Straßenverlauf werden entsprechend genauer und schneller detektiert. Das ist zum Beispiel wichtig bei der Spurerkennung.
,,Lidar stellt die perfekte Schlüsseltechnologie dar, um bei der Automatisierung von Prozessen für maximale Sicherheit zu sorgen“, sagt Dr. Ulrich Lages, CEO von lbeo Automotive Systems. „Unsere neuen Ibeonext-Solid-State-Lidar Komponenten erfüllen diese Anforderungen überragend und sie sind vielfältig einsetzbar z. B. für ein autonomes Fahrzeug. Wir sehen hier bereits eine große Nachfrage im Markt und sind stolz, die ersten Exemplare nun auszuliefern."
Lidar-Sensorik ohne bewegliche Teile
Ein rotierender Spiegel deckt bei konventionellen Lidar-Sensoren den Sichtbereich ab. Der Ibeonext Lidar kommt statt dieses beweglichen Teils eine Halbleitertechnologie zum Einsatz. Der Lidar-Sensor verarbeitet viele Laserimpulse parallel. Daraus entsteht ein 3D-Modell der Umgebung. Leitplanken, Fahrbahnmarkierungen und andere Verkehrsteilnehmer werden erkannt in ihrer Position, Entfernung und Bewegung.
Dort, wo Kameras ein zweidimensionales Bild erzeugen, welches eine Software räumlich interpretiert, liefern Lidar Sensoren ein sehr exaktes 3D-Bild. ln Verbindung mit einer hohen Reichweite bzw. Detection der Entfernung und einer hohen räumlichen Auflösung des Sensors liegt in dieser Kombination ein USP der lbeo-Lidar-Technologie. Die Lidar Sensoren Ibeonext sind modular und bieten verschiedene Fields of View. Ihre Bauweise ist kompakt, sie sind Plug-and-play fähig und können über 1 Million Abstandswerte pro Sekunde auswerten.
2D Lidar Sensor für flexibleres Transportshuttle von Montratec
03.12.2019 | Pepperl+Fuchs hat in enger partnerschaftlicher Zusammenarbeit mit Montratec einen kundenspezifischen 2D Lidar Sensor für ein flexibleres Transportshuttle auf der Grundlage der eigens entwickelten Pulse Range Technology entwickelt. Diese gestattet es, zwischen fest verbauten Streckenteilen wie Tunneln oder Kurven zu unterscheiden.
Intelligente Multi-Sensor-Systeme sichern Flugverkehr
17.06.2018 | Rein in den Flieger und nur wenige Stunden später tausende Kilometer entfernt wieder aussteigen: Flugzeuge bringen uns rund um die Welt an fast jeden Ort. Innovative Scan-Technologien von Pepperl+Fuchs können dazu beitragen, dass ein Flugzeug nicht nur komfortabel, sondern vor allem sicher ist.
Häufige Fragen
Was ist Lidar?
Die Light Detection and Ranging Technologie, kurz Lidar, ist ist eine Fernerkundungstechnologie, die Laserlicht verwendet, um die Entfernung zu einem Objekt oder einer Oberfläche zu messen.
Wie funktioniert der Lidar Sensor?
Ein Lidar-System sendet Laserimpulse aus und misst die Zeit, die diese benötigen, um zum Sensor zurückzukehren, nachdem sie von Objekten reflektiert wurden. Die gemessene "Flugzeit" der Lichtimpulse ermöglicht es, die Entfernung zu den reflektierenden Objekten zu berechnen. Indem der Sensor Tausende solcher Impulse pro Sekunde aussendet und empfängt, kann er eine detaillierte 3D-Karte der Umgebung erstellen. Die Position und die Winkel der 3D Lidar-Sensor sowie die Geschwindigkeit des Lasers werden ebenfalls berücksichtigt, um die genaue Position und Form der Objekte in seiner Umgebung zu bestimmen.
Hat Lidar Zukunft?
Ja, Lidar hat eine vielversprechende Zukunft, insbesondere in Bereichen, in denen präzise räumliche Erfassung und 3D-Kartierung erforderlich sind sowie im Bereich des autonomen Fahrens.
Wo werden Lidar Sensoren verwendet?
Zu den Hauptanwendungsbereichen gehören:
- Selbstfahrende Autos: Lidar-Sensoren liefern präzise Umgebungsinformationen, die für sicheres autonomes Fahren notwendig sind.
- Stadtplanung und Kartierung: Lidar wird zunehmend für hochpräzise Kartierungen und in der Stadtplanung eingesetzt, um detaillierte 3D-Modelle von Städten und Landschaften zu erstellen.
- Umweltüberwachung: In der Forstwirtschaft, Geologie und bei der Überwachung von Wasserressourcen wird die Lidar-Technologie zur Erfassung und Analyse von Umweltdaten verwendet.
- Robotik und Industrieautomation: Lidar-Sensorik wird in der Robotik für die Navigation und in der Industrieautomation für die präzise Objekterkennung und -positionierung genutzt.
- Luft- und Raumfahrt: Auch zur Erforschung der Erde und anderer Planeten werden Lidar-Technologien eingesetzt.
Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Ibeo, Pepperl+Fuchs, Valeo.
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Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.