Technologiekombination ermöglicht hochaufgelöste 3D-Punktewolken Die Revolution der 3D-Messung

Eine technologische Innovation von Pepperl+Fuchs in Kooperation mit dem  Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT ermöglicht hierbei maximale Präzision und Erstmals wird dafür eine hochperformante Distanzmesstechnik mit MEMS-Technologie kombiniert. Das bildet die Grundlage für den  3D-LiDAR/MEMS-Sensor R3000, der als  Produktstudie  auf der Hannover Messe 2023 vorgestellt wurde.

Vorteile zweier Technologien vereint

Die 3D-Messung basiert auf der  Pulse Ranging Technology (PRT), einem von Pepperl+Fuchs entwickelten Verfahren zur Entfernungsmessung, das für die unterschiedlichsten Anforderungen skalierbar ist. Basierend auf über 250.000 ausgesendeten Laserpulsen pro Sekunde lassen sich damit Entfernungen von wenigen Zentimetern bis hin zu mehreren Hundert Metern auf den Millimeter genau messen. Fremdlicht sowie andere Umgebungseinflüsse haben so nur einen minimalen Einfluss auf das Messergebnis. So liefert die PRT  schnelle, präzise und zuverlässige Messergebnisse.

Um die zweite und dritte Dimension zu erfassen, kombiniert Pepperl+Fuchs die PRT im Rahmen der Produktstudie zum R3000 erstmals mit einem  Micro-Electro-Mechanical System des Fraunhofer ISIT: In dem Sensor ist ein  kleiner, kostengünstiger und mechanisch robuster MEMS-Spiegel  integriert. Mit der Bewegung des piezoelektrisch angetriebenen Elements wird der ausgesendete Laserstrahl in zwei Achsen so abgelenkt, dass ein Erfassungsfeld von 40° x 30° entsteht. Im Gegensatz zu vielen anderen 3D-Sensoren entsteht bei der Erfassung des Messfelds kein Pixelraster. Stattdessen erzeugt der R3000 mit einem besonders kleinen Lichtfleck und einer lückenlosen Abtastung  ultra-hochauflösende 3D-Punktewolken mit außerordentlicher Detailgenauigkeit. 

Intuitive Bedienung

Um die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine so einfach wie möglich zu gestalten, ist der R3000 mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet. Neben der 3D-Punktewolke wird ein überlagertes  Intensitätsbild  erzeugt, das die Szene visualisieren und somit die Programmierung und Bedienung erleichtern kann. Zusätzlich lässt sich jeder Messpunkt auch mit einem sichtbaren Laserstrahl hervorheben. Dadurch entsteht ein Laserprojektor, mit dem sich der R3000 ohne weitere Hilfsmittel exakt ausrichten und anpassen lässt – so ist eine einfache Inbetriebnahme sichergestellt. Darüber hinaus ermöglicht diese Funktion auch die Interaktion beispielsweise zwischen Nutzer und Serviceroboter.

Leistungsstarke 3D-Messung

Mit seiner innovativen Technologie wird der LiDAR/MEMS-Sensor R3000 eine Revolution für die Lösung komplexer Automatisierungsaufgaben einläuten. Präzise 3D-Bilder von unbekannten Umgebungen sind unabdingbar für die  nächste Generation des autonomen Fahrens – von fahrerlosen Transportsystemen in der Industrie bis hin zur automatisierten Beförderung von Patienten in der Alten- und Krankenpflege.

Solche  komplexen, dynamischen Szenen  lassen sich mit der Kombination von PRT und MEMS detailliert in Echtzeit erfassen. Damit entsteht eine umfangreiche Datengrundlage für völlig neue Auswertungen mit den Mitteln der Künstlichen Intelligenz (KI). Gleichzeitig wird der R3000 als  kompakter und kostengünstiger Sensor hochpräzise 3D-Messungen zum ersten Mal für Anwendungen in der Breite verfügbar machen.

In Kombination mit den neuesten Algorithmen wird der Sensor die Entwicklungen im Bereich  autonomer Fahrzeuge und Servicerobotik  maßgeblich vorantreiben – nicht nur in Fertigungsanlagen, Krankenhäusern oder Pflegeheimen, sondern in sämtlichen Lebensbereichen.