Zdroj: YDLIDAR

Funktionsprinzip der LIDAR-Technologie

Triangulations-LIDAR 

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Wenn der Laserstrahl auf ein Objekt trifft, das sich in der minimal messbaren Entfernung befindet, fokussiert die Optik des Empfängers die reflektierte Strahlung auf Pixel N. Die reflektierte Strahlung von einem Objekt in der maximal messbaren Entfernung wird auf Pixel 1 fokussiert. Die Abstände und Winkel zwischen dem Laser, der Optik des Sensors und dem Sensor selbst sind genau definiert, sodass die Entfernung zwischen Objekt und LIDAR mithilfe von goniometrischen Gleichungen berechnet werden kann. LIDAR verwendet einen Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von 793 nm.

Das Funktionsprinzip zeigt, dass die meisten Pixel des Sensors verwendet werden, um kleinere Entfernungen zu messen, sodass das LIDAR-System bei der Messung kleinerer Entfernungen noch genauer ist. Für das obige Bild mit einem Sensor mit 2048 Pixeln werden beispielsweise ca. 1200 Pixel (1 Pixel = 1,67 mm) für eine Reichweite bis 2 m verwendet, und 848 Pixel (1 Pixel = 9,43 mm) stehen für eine Reichweite von 2 bis 10 m zur Verfügung.

In einem echten LIDAR werden die Entfernungen und Winkel so ausgewählt, dass die Entfernungsmessung im erforderlichen Bereich möglich ist, bei Ydlidar G4 sind es bspw. 0,28 bis 16 m mit einer Genauigkeit von ±20 mm für Entfernungen <1 m und ±2 % für eine Reichweite von 1 bis 8 m.

Ein empfindlicher Sensor kann leichter „geblendet“ werden, daher ist diese Art von LIDAR eher für Innenbereiche mit einer Beleuchtungsstärke von bis zu 550 Lux geeignet, über 2.000 Lux besteht bereits die Gefahr für eine Beschädigung des Sensors. Die Ausnahme bildet Ydlidar X4 Pro, der auch bei einer Beleuchtungsstärke von 2.000 Lux funktioniert und maximal 40.000 Lux toleriert.

Flugzeit-LIDAR (ToF-LIDAR)

Der Laser sendet periodisch kurze Lichtpulse im Infrarotbereich aus. Das von dem Objekt reflektierte Licht wird von einem Fotodetektor erfasst. Das LIDAR-System misst die Zeit zwischen dem ausgesendeten Impuls und dem Zeitpunkt, an dem die Reflexion detektiert wurde. LIDAR verwendet einen Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von 905 nm.

Der max. messbare Abstand bestimmt sich durch die Periode T, Dmax. = 0,5cT und das Signal-Rausch-Verhältnis. Die minimal messbare Entfernung wird durch die Genauigkeit der Zeitmessung begrenzt.

Wenn wir beispielsweise die Genauigkeit des LIDAR-Systems TG30 und G4 vergleichen, stellen wir fest, dass das G4 bis zu einer Entfernung von 3 m genauer ist und das TG30 für längere Entfernungen eine höhere Genauigkeit bietet.

Der Fotodetektor hat einen deutlich höheren Widerstand gegen „Blendung“ als der Sensor, der bei Triangulations-LIDARs verwendet wird. Das System funktioniert normalerweise bei bis zu 70.000 Lux und kann maximal 100.000 Lux standhalten. Es funktioniert daher besser in Außenbereichen.

2D-LIDARs im Angebot von SOS electronic

Wir haben 2D-LIDAR-Systeme von Ydlidar in unser Angebot aufgenommen. Die verfügbaren Modelle finden Sie auf unserer Webseite.

Die Bedeutung wichtiger Parameter

Der obere Teil des LIDAR (in dem sich Laser, Fotodetektor und Optik befinden) dreht sich, sodass sich ein Sichtfeld (horizontaler Blickwinkel) von 360˚  bietet. Die Rotationsgeschwindigkeit beträgt typischerweise 5 bis 12 Umdrehungen pro Sekunde (Motorfrequenz) und ist über PWM oder über einen Befehl mittels UART-Schnittstelle einstellbar. Die Messfrequenz (Bereichsfrequenz) liegt je nach Typ im Bereich von 3.000 bis 20.000 Hz und ist nicht einstellbar. Bei einer Frequenz von 3.000 Hz und 6 Umdrehungen pro Sekunde macht das LIDAR 500 Messungen pro Umdrehung (360˚). Daraus ergibt sich ein weiterer Parameter, die Winkelauflösung. Für diesen Fall beträgt die Winkelauflösung 360/500 = 0,72˚. Die Bedeutung der anderen Parameter ist klar ersichtlich.

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Anleitung für den Einstieg mit einem LIDAR-System 

Jedes LIDAR-Entwicklungskit umfasst das LIDAR-System an sich, einen Wandler von der LIDAR-Schnittstelle (UART, PWM) zu USB und ein USB-Kabel. Für das Windows-Betriebssystem müssen Sie die VCP-Treiber für CP2102 installieren und LidarViewer (TOOL) von der Ydlidar-Website herunterladen.

Für Linux-Tests müssen Sie ROS (Robot Operating System) für Ihre Linux-Distribution installieren, von der Ydlidar-Website die SDK- und Treiberquellcodes für ein bestimmtes LIDAR herunterladen, kompilieren und installieren. Nähere Einzelheiten finden Sie im Benutzerhandbuch.

Wir haben unser Produktangebot um die YDlidar-Reihe an Sensoren zur Abstandsmessung erweitert, die das größte Erfolgspotenzial in vielen aktuellen und zukünftigen Anwendungen haben. Sie können direkt aus dem Produktsortiment auswählen, das wir auf Lager führen. Wir beliefern Sie gerne auf Bestellung kurzfristig und zu günstigen Konditionen mit anderen LIDAR-Systemen. Weitere technische Informationen zu den einzelnen Sensoren finden Sie direkt auf unserer Webseite.

Sind Sie an weiteren Informationen über Produkte von YDlidar oder an technischer Beratung für die Produktauswahl interessiert? Oder haben Sie sonstige Fragen oder Anliegen? Bitte füllen Sie einfach das folgende Formular aus und wir helfen Ihnen gerne weiter.