{"id":6341,"date":"2019-08-08T16:37:44","date_gmt":"2019-08-08T14:37:44","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.generationrobots.com\/?p=6341"},"modified":"2023-05-05T16:35:21","modified_gmt":"2023-05-05T14:35:21","slug":"was-ist-die-lidar-technologie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/de\/was-ist-die-lidar-technologie\/","title":{"rendered":"Was ist die LiDAR-Technologie?"},"content":{"rendered":"\n\n \n

\n Was ist die LiDAR-Technologie? Hier folgt der erste aus einer Reihe von 4 Beitr\u00e4gen \u00fcber LiDAR, einer Technologie, die sowohl in der Robotertechnik als auch bei selbstfahrenden Kraftfahrzeugen oder arch\u00e4ologischen Ausgrabungen zum Einsatz kommt.\n <\/p>\n \n \n

\n \n \n Abrufen der anderen Beitr\u00e4ge in unserer Reihe \u201eLiDAR-Technologie\u201c\n <\/strong>\n <\/span>\n <\/p>\n \n \n

\n Der RPLIDAR A3M1 von Slamtec\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n Physikalische Vorg\u00e4nge \u2014 Wie funktioniert ein LiDAR?\n <\/h2>\n \n \n
\n Die LiDAR-Technologie ist eine Ferndetektionstechnik zur Messung des Abstands zwischen Sensor und Ziel. Das Licht wird vom LiDAR emittiert und auf ein Ziel geleitet.\n \n Es wird auf dessen Fl\u00e4che reflektiert und kehrt wieder zur Quelle zur\u00fcck.\n <\/strong>\n **\n Da die Lichtgeschwindigkeit ein konstanter Wert ist, ist der LiDAR in der Lage, den Abstand zum Ziel zu berechnen.\n <\/strong>\n <\/p>\n \n \n**
\n \n
\n Abstand = (Lichtgeschwindigkeit x Flugdauer) \/ 2\n <\/p>\n \n <\/blockquote>\n \n \n
\n \n $\"Principes$ \n <\/a>\n
\n Physikalische Grundlagen des LiDAR\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n Bei bekannter Position und Ausrichtung des Sensors kann die Koordinate XYZ der reflektierenden Fl\u00e4che, die durch einen Punkt dargestellt wird, berechnet werden. Durch mehrmaliges Wiederholen dieses Vorgangs erstellt das Instrument eine komplexe \u201eKarte\u201c, die aus allen vom LiDAR gesammelten Punkten zusammengesetzt ist. Im nachstehenden Schaubild wird die Brechung einer Welle auf einer Fl\u00e4che dargestellt.\n <\/p>\n \n \n
\n Ein Teil der Welle wird unter demselben Einfallswinkel (spekul\u00e4re Reflexion) reflektiert, ein anderer Teil der Welle wird \u00fcber die Fl\u00e4che gebrochen und ein letzter Teil der Welle wird diffus unter verschiedenen Einfallswinkeln reflektiert (diffuse Reflexion).\n <\/p>\n \n \n
\n \n $\"R\u00e9fraction$ \n <\/a>\n
\n Brechung eines Lichtstrahls\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n \u00dcbersicht der Spezifikationen des LiDAR\n <\/h2>\n \n \n
\n Abtasttechnologie\n <\/h3>\n \n \n
\n Diese Ferndetektionstechnik kann verwendet werden, um den Abstand zwischen Messinstrument und einem Hindernis zu messen. In diesem Fall spricht man von einem Entfernungsmesser.\n <\/p>\n \n \n
\n Wenn der Sensor einen Abstastvorgang vornimmt, um den Abstand zwischen Sensor und umgebenden Hindernissen zu ermitteln, spricht man von einem LiDAR. Der LiDAR rotiert und misst den Abstand zu den Hindernissen in einem Winkelbereich bis zu 360\u00b0, d. h. in einem ganzen Kreis. Seine Drehgeschwindigkeit h\u00e4ngt von der Tastfrequenz ab, die zwischen 1\u00a0Hz und 100\u00a0Hz liegt.\n <\/p>\n \n \n
\n Die verschiedenen Sichtsysteme des LiDAR\n <\/h3>\n \n \n
\n Es gibt drei LiDAR-Typen: 1D, 2D oder 3D. Sie funktionieren nach demselben Prinzip. Der Unterschied besteht lediglich in der Anzahl der genutzten Dimensionen. Bei einem 1D-Entfernungsmesser ben\u00f6tigt man einen einzigen festen Laserstrahl, der den Abstand zwischen zwei Punkten misst. Der erzielte Wert befindet sich auf einer einzigen Achse und ist somit eindimensional.\n <\/p>\n \n \n
\n \n $\"Sch\u00e9ma$ \n <\/a>\n
\n Schaubild eines 1D-Laser-Entfernungsmessers\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n Bei einem 2D-LiDAR ist nur ein einziger Laserstrahl erforderlich. Er sendet einen Impuls in einer rotierenden Bewegung um eine horizontale Ebene aus und berechnet den Abstand zu den Hindernissen. Hierbei werden Daten auf der X- und Y-Achse erhalten.\n <\/p>\n \n \n
\n \n $\"Sch\u00e9ma$ \n <\/a>\n
\n Schaubild eines 2D-LiDAR\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n Ein 3D-LiDAR funktioniert nach demselben Prinzip, wobei jedoch mehrere Laserstrahlen auf der vertikalen Achse verteilt sind und diese horizontale, rotierende Abtastung erm\u00f6glichen. Hier werden Daten entlang der drei Achsen X, Y und Z erhalten. Jeder Laserstrahl besitzt einen Differenzwinkel Delta zu den anderen Strahlen auf einer vertikalen Ebene.\n <\/p>\n \n \n
\n \n $\"Sch\u00e9ma$ \n <\/a>\n
\n Schaubild eines 3D-LiDAR\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n Wellenl\u00e4nge\n <\/h3>\n \n \n
\n Die Wellenl\u00e4nge des Lasers ist ein wichtiger Parameter des LiDAR. Die an der Oberfl\u00e4che der Erde empfangene Sonnenstrahlung wird auf ein grosses Spektrum an Wellenl\u00e4ngen aufgeteilt:\n <\/p>\n \n \n
\n \n $\"Spectre$ \n <\/a>\n
\n Strahlungsspektrum der Sonne\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n In dieser Grafik treten einige ungew\u00f6hnliche Tiefpunkte auf:\n <\/p>\n \n \n
\n \n
\n 750\u00a0nm\n <\/li>\n \n \n
\n 940\u00a0nm\n <\/li>\n \n \n
\n 1125\u00a0nm\n <\/li>\n \n \n
\n 1400\u00a0nm\n <\/li>\n \n <\/ul>\n \n \n
\n Leistungsstarke Laserstrahlen \u00fcber Niveau 1 k\u00f6nnen das menschliche Auge sch\u00e4digen und die Netzhaut besch\u00e4digen. Die LiDAR nutzen folgende Wellenl\u00e4ngen:\n <\/p>\n \n \n
\n \n
\n Infrarot (1500 \u2014 2000\u00a0nm) f\u00fcr Meteorologie\/Doppler LiDAR \u2014 Forschungsanwendungen\n <\/li>\n \n \n
\n Nahinfrarot (850 \u2014 940\u00a0nm) f\u00fcr terrestrische Kartographie\n <\/li>\n \n \n
\n Blau-Rot (500 \u2014 750\u00a0nm) f\u00fcr Bathymetrie\n <\/li>\n \n \n
\n Ultraviolett (250\u00a0nm) f\u00fcr Meteorologie\n <\/li>\n \n <\/ul>\n \n \n
\n Innenbereich\/Aussenbereich\n <\/h3>\n \n \n
\n Alle LiDAR, die diesen technischen Normen entsprechen, k\u00f6nnen im Innenbereich verwendet werden. Lediglich einige Modelle k\u00f6nnen je nach technischen Daten im Freien eingesetzt werden. Folgende Faktoren m\u00fcssen dabei ber\u00fccksichtigt werden:\n <\/p>\n \n \n
\n \n
\n Die Wellenl\u00e4nge: Bei 500\u00a0nm produziert das Sonnenlicht den h\u00f6chsten St\u00f6rpegel.\n <\/li>\n \n \n
\n Unempfindlichkeit gegen Umgebungslicht (in Lux): Dieser Parameter steht f\u00fcr die Lichtmenge, die f\u00fcr einen korrekten Betrieb akzeptabel ist.\n <\/li>\n \n \n
\n Art der Oberfl\u00e4che: transparente Fl\u00e4che, Rauch, Nebel usw.\n <\/li>\n \n \n
\n Unempfindlichkeit gegen Umgebungsger\u00e4usche: Regen, Schnee, Relief usw.\n <\/li>\n \n \n
\n Temperaturbereich: Akzeptierte Temperatur f\u00fcr eine gute Funktionsweise des LiDAR.\n <\/li>\n \n \n
\n Elektromagnetische \u00dcberlegungen: Physikalische St\u00f6rungen, die das Verhalten des Sensors beeinflussen k\u00f6nnen.\n <\/li>\n \n <\/ul>\n \n \n
\n Die LiDAR f\u00fcr den Aussenbereich sind kostspieliger, da sie h\u00f6here Leistungen aufweisen.\n <\/p>\n \n \n
\n Abstand\n <\/h3>\n \n \n
\n Die Reichweite der LiDAR variiert zwischen 0,01\u00a0m und 200\u00a0m. Je nach Umgebungsbedingungen ist der LiDAR k\u00fcnstlichem Licht, Sonnenlicht, Oberfl\u00e4chengestaltungen, transparenten Elementen usw. ausgesetzt. Es muss immer ein LiDAR mit einem geeigneten Abstand ausgesucht werden. Im Innenbereich ist ein Erfassungsbereich bis zu 100\u00a0m beispielsweise nicht sehr sinnvoll.\n <\/p>\n \n \n
\n Fehler\n <\/h3>\n \n \n
\n Alle LiDAR weisen zwei Fehlertypen bei ihren Messungen auf: Systematischer Fehler: Bei diesem Fehler werden alle Messungen systematisch und vorhersehbar verschoben. Die systematischen Fehler k\u00f6nnen nicht beseitigt werden, aber ihr Einfluss kann auf ein Minimum reduziert werden.\n <\/p>\n \n \n
\n Zufallsfehler: Zus\u00e4tzliche Fehler aufgrund der Umgebungsbedingungen und physikalischen Parameter (Brechung, Beugung usw.) k\u00f6nnen ebenfalls auftreten. Ein Zufallsfehler tritt auf, wenn bei genau denselben Messungen des LiDAR unterschiedliche Werte ermittelt werden. Der gesamte Abstandsfehler variiert zwischen \u00b110\u00a0mm und \u00b1200\u00a0mm je nach LiDAR-Modell.\n <\/p>\n \n \n
\n Stromversorgung\n <\/h3>\n \n \n
\n Alle LiDAR ben\u00f6tigen eine elektrische Stromversorgung. Je nach erforderlichem Spannungs- und Stromverbrauch der Komponenten kann der Energieverbrauch oder die Leistungsaufnahme berechnet werden. Bei Einsatz einer Batterie kommt diesem Parameter grosse Bedeutung zu, da ein LiDAR mit hohem Energieverbrauch den Batteriezyklus des Roboters reduziert.\n <\/p>\n \n \n
\n Leistungen\n <\/h3>\n \n \n
\n Winkelbereich\n <\/h4>\n \n \n
\n Dieser technische Kennwert gibt den m\u00f6glichen Rotationsbereich des LiDAR an. Zum Beispiel: Ein LiDAR mit einem Winkelbereich von 360\u00b0 kann eine komplette Rotation (einen vollst\u00e4ndigen Kreis) im Betrieb ausf\u00fchren. Liegt dieser Parameter unter 360\u00b0, kann der LiDAR seinen Umgebungsbereich nur teilweise messen, sodass immer ein Schattenbereich in jedem Tastzyklus vorhanden ist. Bei einem mobilen Roboter ist es wichtig, die gesamte Umgebung zu kartographieren, sodass ein Winkelbereich von 360\u00b0 als sinnvoller Vorteil f\u00fcr einen LiDAR anzusehen ist.\n <\/p>\n \n \n
\n Anzahl Positionen: Schritt\n <\/h4>\n \n \n
\n Dieser Parameter gibt die Anzahl der Positionen an, bei denen der LiDAR eine Messung in einem Tastzyklus durchf\u00fchrt. Zum Beispiel: Ein LiDAR mit 1024 Schritten und einem Winkelbereich von 360\u00b0 nimmt eine Messung f\u00fcr alle Winkelbereiche vor. Schritt = 360\u00b01024 = 0,35\u00b0. Wenn die Anzahl der Schritte zu niedrig ist, besitzt der Roboter nicht genug Punkte, um sicher eine Entscheidung zu treffen.\n <\/p>\n \n \n
\n Winkelaufl\u00f6sung\n <\/h4>\n \n \n
\n Die Winkelaufl\u00f6sung ist das Ergebnis der obenstehenden Berechnung (0,35\u00b0) und gibt die Genauigkeit des LiDAR im Rotationsbereich an. In diesem Beispiel erfolgt ein Punkt alle 0,35\u00b0. Je niedriger diese Anzahl ist, desto h\u00f6her ist die Qualit\u00e4t der generierten \u201eKarte\u201c. Sie sollten diesen Parameter aussuchen und die erforderliche Genauigkeit der generierten Umgebung kennen, damit sich der Roboter sicher fortbewegen kann.\n <\/p>\n \n \n
\n Tastfrequenz\n <\/h4>\n \n \n
\n Dieser lineare Parameter gibt die Drehgeschwindigkeit des LiDAR-Motors an. Die Tastfrequenz gibt an, wie viele Rotationen der LiDAR in 1 Sekunde ausf\u00fchren kann.\n <\/p>\n \n \n
\n \n \n \n \n
\n **\n Tastfrequenz\n <\/strong>\n <\/td>\n** \n **\n Winkelgeschwindigkeit\n <\/strong>\n <\/td>\n** \n **\n Drehgeschwindigkeit\n <\/strong>\n <\/td>\n <\/tr>\n**
\n 1\u00a0Hz\n <\/td>\n \n 360\u00b0\/Sekunde\n <\/td>\n \n 60\u00a0U\/min\n <\/td>\n <\/tr>\n <\/tbody>\n <\/table>\n <\/figure>\n \n \n
\n Zum Beispiel: Ein LiDAR mit einer Tastfrequenz von 10\u00a0Hz und einem Winkelbereich von 360\u00b0 f\u00fchrt 10 vollst\u00e4ndige Rotationen pro Sekunde aus. Die Wahl dieses Parameters ist wichtig, wenn sich Ihr Roboter schnell in seiner Umgebung bewegt oder wenn sich die Umgebung schnell um den Roboter bewegt. Niemand m\u00f6chte eine Entscheidung treffen, ohne \u00fcber die n\u00f6tigen Informationen zu verf\u00fcgen.\n <\/p>\n \n \n
\n Tastzeit\n <\/h4>\n \n \n
\n Dieser Parameter wird wie folgt ermittelt: Tastzeit = 1Tastfrequenz = x Sekunden\/Tastvorgang.\n <\/p>\n \n \n
\n Punkte\n <\/h4>\n \n \n
\n Dies sind die Anzahl der gemessenen Punkte. Bei einem LiDAR mit einem Laserstrahl ist die Anzahl der Punkte pro Tastvorgang identisch mit der Anzahl von Schritten. Zum Beispiel: 1024 Punkte\/Tastvorgang bedeutet, dass ein LiDAR mit einem Laserstrahl 1024 Punkte oder Sample-Daten in einem Tastzyklus aufweist.\n <\/p>\n \n \n
\n Sampling-Rate\n <\/h4>\n \n \n
\n Dies entspricht der Anzahl der erfassten Punkte in einer Sekunde. Zum Beispiel: Ein LiDAR mit einem Winkelbereich von 360\u00b0, 1024 Schritten und einer Tastfrequenz von 10\u00a0Hz besitzt eine Sampling-Rate von 1024*10=10240 Punkten\/Sekunde. Sie k\u00f6nnen einen dieser beiden Parameter (Schritt oder Tastfrequenz) verbessern, um die Menge der erhaltenen Daten pro Sekunde zu erh\u00f6hen.\n <\/p>\n \n \n
\n \n $\"Exemple$ \n <\/a>\n
\n Fiktives Beispiel: Parameter eines LiDAR\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n Kommunikationsschnittstelle\n <\/h2>\n \n \n
\n Die Schnittstelle, der Controller und das Kommunikationsprotokoll eines LiDAR m\u00fcssen an die Messung der Datenrate (I2C, PWM, SPI, Serie usw.) angepasst sein, damit keine Informationen verloren gehen. Ein wesentliches Element dabei ist, \u00fcber dieselbe Daten\u00fcbertragungsgeschwindigkeit (Baud Rate) zwischen LiDAR und PC oder mitgef\u00fchrter Karte zu verf\u00fcgen. Ist diese Geschwindigkeit zu niedrig, wird sich der Roboter nicht wie erwartet verhalten.\n <\/p>\n \n \n
\n ROS\n <\/h2>\n \n \n
\n Das Robot Operating System (ROS) ist ein Set von Software-Bibliotheken und Tools, die die Entwicklung von Roboteranwendungen unterst\u00fctzen sollen. Mit Treibern und hochmodernen Algorithmen sowie leistungsstarken Entwicklungstools ist\n \n ROS\n <\/a>\n heute der Industriestandard f\u00fcr alle Projekte im Bereich der Robotertechnik. Es handelt sich um eine Open-Source-L\u00f6sung. Die LiDAR auf der Website von G\u00e9n\u00e9ration Robots sind alle ROS-kompatibel. Sehen Sie sich unser LiDAR-Angebot an oder\n \n kontaktieren Sie uns\n <\/a>\n , wenn Sie n\u00e4here Informationen zu dieser Technologie ben\u00f6tigen.\n <\/p>\n \n \n
\n Schlussbemerkungen \u2014 Vorteile und Nachteile des LiDAR\n <\/h2>\n \n \n
\n Vorteile des LiDAR\n <\/h3>\n \n \n
\n \n
\n Die Daten k\u00f6nnen schnell und mit grosser Genauigkeit erfasst werden.\n <\/li>\n \n \n
\n Der LiDAR kann einfach in andere Sensoren integriert werden: Sonar, Kamera, IMU, GPS, ToF-Sensoren.\n <\/li>\n \n \n
\n Die LiDAR-Technologie kann dank eines aktiven Lichtsensors bei Tageslicht sowie im Dunkeln eingesetzt werden.\n <\/li>\n \n \n
\n Kann verwendet werden, um Daten an f\u00fcr den Menschen unzug\u00e4nglichen Bereichen zu erfassen.\n <\/li>\n \n \n
\n LiDAR sind schnell und sehr pr\u00e4zise. Ein LiDAR ist ein ausgezeichnetes Werkzeug, um Daten in weitreichenden Landstrichen zu erfassen.\n <\/li>\n \n \n
\n Nach der korrekten Konfiguration ist ein LiDAR autonom und kann selbst\u00e4ndig funktionieren.\n <\/li>\n \n <\/ul>\n \n \n
\n Nachteile des LiDAR\n <\/h3>\n \n \n
\n \n
\n Der LiDAR kann je nach Anforderungen Ihres Projektes mit einem grossen Kostenaufwand verbunden sein.\n <\/li>\n \n \n
\n LiDAR k\u00f6nnen bei starkem Regen, niedrig liegenden Wolken, Nebel oder Rauch sowie bei Vorhandensein von transparenten Hindernissen nicht eingesetzt werden.\n <\/li>\n \n \n
\n Die Analyse einer umfangreichen Menge an erfassten Daten kann mit einem gr\u00f6sseren Aufwand an Zeit und Ressourcen verbunden sein.\n <\/li>\n \n \n
\n Die leistungsstarken Laserstrahlen einiger LiDAR k\u00f6nnen das menschliche Auge sch\u00e4digen.\n <\/li>\n \n \n
\n Es ist schwierig, sehr dichtes Material damit zu durchdringen.\n <\/li>\n \n <\/ul>\n \n \n
\n \n **\n Abrufen der anderen Beitr\u00e4ge in unserer Reihe \u201eLiDAR-Technologie\u201c\n <\/strong>\n <\/span>\n <\/p>\n \n \n**
\n \n $\"Wie$ \n <\/a>\n <\/figure>\n \n \n
\n Lesen Sie in unserer Rubrik\n \n LiDAR f\u00fcr Forschung und Innovation\n <\/a>\n nach oder\n \n kontaktieren Sie uns\n <\/a>\n f\u00fcr n\u00e4here Informationen oder einen Kostenvoranschlag.\n <\/p>\n \n \n
\n **\n Die LiDAR-Marken werden von G\u00e9n\u00e9ration Robots vertrieben.\n <\/strong>\n <\/p>\n \n \n**
**\n Lesen Sie in unserer Rubrik\n** **\n LiDAR f\u00fcr Forschung und Innovation\n <\/a>\n nach oder\n \n kontaktieren Sie uns\n <\/a>\n f\u00fcr n\u00e4here Informationen oder einen Kostenvoranschlag.\n <\/p>\n \n \n**
\n **\n Die LiDAR-Marken werden von G\u00e9n\u00e9ration Robots vertrieben.\n <\/strong>\n <\/p>\n \n \n**
\n \n \n \n \n
\n \n $\"Ouster$ \n <\/a>\n <\/td>\n \n \n $\"LiDARs$ \n <\/a>\n <\/td>\n \n \n $\"LiDARs$ \n <\/a>\n <\/td>\n <\/tr>\n
\n \n $\"LiDARs$ \n <\/a>\n <\/td>\n \n \n $\"LiDARs$ \n <\/a>\n <\/td>\n \n \n $\"LiDARs$ \n <\/a>\n <\/td>\n <\/tr>\n <\/tbody>\n <\/table>\n <\/figure>\n \n \n
\n Kontaktieren Sie uns, um \u00fcber Ihr Projekt zu sprechen oder um ein Angebot zu erhalten\n <\/h2>\n \n \n [hubspot portal=\u00a0\u00bb19619423″ id=\u00a0\u00bbaa950fb4-5607-41e6-8865-cb474e390b01″ type=\u00a0\u00bbform\u00a0\u00bb]\n \n <\/body>\n<\/html>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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\"Le — \n Der RPLIDAR A3M1 von Slamtec\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n Physikalische Vorg\u00e4nge \u2014 Wie funktioniert ein LiDAR?\n <\/h2>\n \n \n
\n Die LiDAR-Technologie ist eine Ferndetektionstechnik zur Messung des Abstands zwischen Sensor und Ziel. Das Licht wird vom LiDAR emittiert und auf ein Ziel geleitet.\n \n Es wird auf dessen Fl\u00e4che reflektiert und kehrt wieder zur Quelle zur\u00fcck.\n <\/strong>\n **\n Da die Lichtgeschwindigkeit ein konstanter Wert ist, ist der LiDAR in der Lage, den Abstand zum Ziel zu berechnen.\n <\/strong>\n <\/p>\n \n \n**
\n \n
\n Abstand = (Lichtgeschwindigkeit x Flugdauer) \/ 2\n <\/p>\n \n <\/blockquote>\n \n \n
\n \n $\"Principes$ \n <\/a>\n
\n Physikalische Grundlagen des LiDAR\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n Bei bekannter Position und Ausrichtung des Sensors kann die Koordinate XYZ der reflektierenden Fl\u00e4che, die durch einen Punkt dargestellt wird, berechnet werden. Durch mehrmaliges Wiederholen dieses Vorgangs erstellt das Instrument eine komplexe \u201eKarte\u201c, die aus allen vom LiDAR gesammelten Punkten zusammengesetzt ist. Im nachstehenden Schaubild wird die Brechung einer Welle auf einer Fl\u00e4che dargestellt.\n <\/p>\n \n \n
\n Ein Teil der Welle wird unter demselben Einfallswinkel (spekul\u00e4re Reflexion) reflektiert, ein anderer Teil der Welle wird \u00fcber die Fl\u00e4che gebrochen und ein letzter Teil der Welle wird diffus unter verschiedenen Einfallswinkeln reflektiert (diffuse Reflexion).\n <\/p>\n \n \n
\n \n $\"R\u00e9fraction$ \n <\/a>\n
\n Brechung eines Lichtstrahls\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n \u00dcbersicht der Spezifikationen des LiDAR\n <\/h2>\n \n \n
\n Abtasttechnologie\n <\/h3>\n \n \n
\n Diese Ferndetektionstechnik kann verwendet werden, um den Abstand zwischen Messinstrument und einem Hindernis zu messen. In diesem Fall spricht man von einem Entfernungsmesser.\n <\/p>\n \n \n
\n Wenn der Sensor einen Abstastvorgang vornimmt, um den Abstand zwischen Sensor und umgebenden Hindernissen zu ermitteln, spricht man von einem LiDAR. Der LiDAR rotiert und misst den Abstand zu den Hindernissen in einem Winkelbereich bis zu 360\u00b0, d. h. in einem ganzen Kreis. Seine Drehgeschwindigkeit h\u00e4ngt von der Tastfrequenz ab, die zwischen 1\u00a0Hz und 100\u00a0Hz liegt.\n <\/p>\n \n \n
\n Die verschiedenen Sichtsysteme des LiDAR\n <\/h3>\n \n \n
\n Es gibt drei LiDAR-Typen: 1D, 2D oder 3D. Sie funktionieren nach demselben Prinzip. Der Unterschied besteht lediglich in der Anzahl der genutzten Dimensionen. Bei einem 1D-Entfernungsmesser ben\u00f6tigt man einen einzigen festen Laserstrahl, der den Abstand zwischen zwei Punkten misst. Der erzielte Wert befindet sich auf einer einzigen Achse und ist somit eindimensional.\n <\/p>\n \n \n
\n \n $\"Sch\u00e9ma$ \n <\/a>\n
\n Schaubild eines 1D-Laser-Entfernungsmessers\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n Bei einem 2D-LiDAR ist nur ein einziger Laserstrahl erforderlich. Er sendet einen Impuls in einer rotierenden Bewegung um eine horizontale Ebene aus und berechnet den Abstand zu den Hindernissen. Hierbei werden Daten auf der X- und Y-Achse erhalten.\n <\/p>\n \n \n
\n \n $\"Sch\u00e9ma$ \n <\/a>\n
\n Schaubild eines 2D-LiDAR\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n Ein 3D-LiDAR funktioniert nach demselben Prinzip, wobei jedoch mehrere Laserstrahlen auf der vertikalen Achse verteilt sind und diese horizontale, rotierende Abtastung erm\u00f6glichen. Hier werden Daten entlang der drei Achsen X, Y und Z erhalten. Jeder Laserstrahl besitzt einen Differenzwinkel Delta zu den anderen Strahlen auf einer vertikalen Ebene.\n <\/p>\n \n \n
\n \n $\"Sch\u00e9ma$ \n <\/a>\n
\n Schaubild eines 3D-LiDAR\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n Wellenl\u00e4nge\n <\/h3>\n \n \n
\n Die Wellenl\u00e4nge des Lasers ist ein wichtiger Parameter des LiDAR. Die an der Oberfl\u00e4che der Erde empfangene Sonnenstrahlung wird auf ein grosses Spektrum an Wellenl\u00e4ngen aufgeteilt:\n <\/p>\n \n \n
\n \n $\"Spectre$ \n <\/a>\n
\n Strahlungsspektrum der Sonne\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n In dieser Grafik treten einige ungew\u00f6hnliche Tiefpunkte auf:\n <\/p>\n \n \n
\n \n
\n 750\u00a0nm\n <\/li>\n \n \n
\n 940\u00a0nm\n <\/li>\n \n \n
\n 1125\u00a0nm\n <\/li>\n \n \n
\n 1400\u00a0nm\n <\/li>\n \n <\/ul>\n \n \n
\n Leistungsstarke Laserstrahlen \u00fcber Niveau 1 k\u00f6nnen das menschliche Auge sch\u00e4digen und die Netzhaut besch\u00e4digen. Die LiDAR nutzen folgende Wellenl\u00e4ngen:\n <\/p>\n \n \n
\n \n
\n Infrarot (1500 \u2014 2000\u00a0nm) f\u00fcr Meteorologie\/Doppler LiDAR \u2014 Forschungsanwendungen\n <\/li>\n \n \n
\n Nahinfrarot (850 \u2014 940\u00a0nm) f\u00fcr terrestrische Kartographie\n <\/li>\n \n \n
\n Blau-Rot (500 \u2014 750\u00a0nm) f\u00fcr Bathymetrie\n <\/li>\n \n \n
\n Ultraviolett (250\u00a0nm) f\u00fcr Meteorologie\n <\/li>\n \n <\/ul>\n \n \n
\n Innenbereich\/Aussenbereich\n <\/h3>\n \n \n
\n Alle LiDAR, die diesen technischen Normen entsprechen, k\u00f6nnen im Innenbereich verwendet werden. Lediglich einige Modelle k\u00f6nnen je nach technischen Daten im Freien eingesetzt werden. Folgende Faktoren m\u00fcssen dabei ber\u00fccksichtigt werden:\n <\/p>\n \n \n
\n \n
\n Die Wellenl\u00e4nge: Bei 500\u00a0nm produziert das Sonnenlicht den h\u00f6chsten St\u00f6rpegel.\n <\/li>\n \n \n
\n Unempfindlichkeit gegen Umgebungslicht (in Lux): Dieser Parameter steht f\u00fcr die Lichtmenge, die f\u00fcr einen korrekten Betrieb akzeptabel ist.\n <\/li>\n \n \n
\n Art der Oberfl\u00e4che: transparente Fl\u00e4che, Rauch, Nebel usw.\n <\/li>\n \n \n
\n Unempfindlichkeit gegen Umgebungsger\u00e4usche: Regen, Schnee, Relief usw.\n <\/li>\n \n \n
\n Temperaturbereich: Akzeptierte Temperatur f\u00fcr eine gute Funktionsweise des LiDAR.\n <\/li>\n \n \n
\n Elektromagnetische \u00dcberlegungen: Physikalische St\u00f6rungen, die das Verhalten des Sensors beeinflussen k\u00f6nnen.\n <\/li>\n \n <\/ul>\n \n \n
\n Die LiDAR f\u00fcr den Aussenbereich sind kostspieliger, da sie h\u00f6here Leistungen aufweisen.\n <\/p>\n \n \n
\n Abstand\n <\/h3>\n \n \n
\n Die Reichweite der LiDAR variiert zwischen 0,01\u00a0m und 200\u00a0m. Je nach Umgebungsbedingungen ist der LiDAR k\u00fcnstlichem Licht, Sonnenlicht, Oberfl\u00e4chengestaltungen, transparenten Elementen usw. ausgesetzt. Es muss immer ein LiDAR mit einem geeigneten Abstand ausgesucht werden. Im Innenbereich ist ein Erfassungsbereich bis zu 100\u00a0m beispielsweise nicht sehr sinnvoll.\n <\/p>\n \n \n
\n Fehler\n <\/h3>\n \n \n
\n Alle LiDAR weisen zwei Fehlertypen bei ihren Messungen auf: Systematischer Fehler: Bei diesem Fehler werden alle Messungen systematisch und vorhersehbar verschoben. Die systematischen Fehler k\u00f6nnen nicht beseitigt werden, aber ihr Einfluss kann auf ein Minimum reduziert werden.\n <\/p>\n \n \n
\n Zufallsfehler: Zus\u00e4tzliche Fehler aufgrund der Umgebungsbedingungen und physikalischen Parameter (Brechung, Beugung usw.) k\u00f6nnen ebenfalls auftreten. Ein Zufallsfehler tritt auf, wenn bei genau denselben Messungen des LiDAR unterschiedliche Werte ermittelt werden. Der gesamte Abstandsfehler variiert zwischen \u00b110\u00a0mm und \u00b1200\u00a0mm je nach LiDAR-Modell.\n <\/p>\n \n \n
\n Stromversorgung\n <\/h3>\n \n \n
\n Alle LiDAR ben\u00f6tigen eine elektrische Stromversorgung. Je nach erforderlichem Spannungs- und Stromverbrauch der Komponenten kann der Energieverbrauch oder die Leistungsaufnahme berechnet werden. Bei Einsatz einer Batterie kommt diesem Parameter grosse Bedeutung zu, da ein LiDAR mit hohem Energieverbrauch den Batteriezyklus des Roboters reduziert.\n <\/p>\n \n \n
\n Leistungen\n <\/h3>\n \n \n
\n Winkelbereich\n <\/h4>\n \n \n
\n Dieser technische Kennwert gibt den m\u00f6glichen Rotationsbereich des LiDAR an. Zum Beispiel: Ein LiDAR mit einem Winkelbereich von 360\u00b0 kann eine komplette Rotation (einen vollst\u00e4ndigen Kreis) im Betrieb ausf\u00fchren. Liegt dieser Parameter unter 360\u00b0, kann der LiDAR seinen Umgebungsbereich nur teilweise messen, sodass immer ein Schattenbereich in jedem Tastzyklus vorhanden ist. Bei einem mobilen Roboter ist es wichtig, die gesamte Umgebung zu kartographieren, sodass ein Winkelbereich von 360\u00b0 als sinnvoller Vorteil f\u00fcr einen LiDAR anzusehen ist.\n <\/p>\n \n \n
\n Anzahl Positionen: Schritt\n <\/h4>\n \n \n
\n Dieser Parameter gibt die Anzahl der Positionen an, bei denen der LiDAR eine Messung in einem Tastzyklus durchf\u00fchrt. Zum Beispiel: Ein LiDAR mit 1024 Schritten und einem Winkelbereich von 360\u00b0 nimmt eine Messung f\u00fcr alle Winkelbereiche vor. Schritt = 360\u00b01024 = 0,35\u00b0. Wenn die Anzahl der Schritte zu niedrig ist, besitzt der Roboter nicht genug Punkte, um sicher eine Entscheidung zu treffen.\n <\/p>\n \n \n
\n Winkelaufl\u00f6sung\n <\/h4>\n \n \n
\n Die Winkelaufl\u00f6sung ist das Ergebnis der obenstehenden Berechnung (0,35\u00b0) und gibt die Genauigkeit des LiDAR im Rotationsbereich an. In diesem Beispiel erfolgt ein Punkt alle 0,35\u00b0. Je niedriger diese Anzahl ist, desto h\u00f6her ist die Qualit\u00e4t der generierten \u201eKarte\u201c. Sie sollten diesen Parameter aussuchen und die erforderliche Genauigkeit der generierten Umgebung kennen, damit sich der Roboter sicher fortbewegen kann.\n <\/p>\n \n \n
\n Tastfrequenz\n <\/h4>\n \n \n
\n Dieser lineare Parameter gibt die Drehgeschwindigkeit des LiDAR-Motors an. Die Tastfrequenz gibt an, wie viele Rotationen der LiDAR in 1 Sekunde ausf\u00fchren kann.\n <\/p>\n \n \n
\n \n \n \n \n
\n **\n Tastfrequenz\n <\/strong>\n <\/td>\n** \n **\n Winkelgeschwindigkeit\n <\/strong>\n <\/td>\n** \n **\n Drehgeschwindigkeit\n <\/strong>\n <\/td>\n <\/tr>\n**
\n 1\u00a0Hz\n <\/td>\n \n 360\u00b0\/Sekunde\n <\/td>\n \n 60\u00a0U\/min\n <\/td>\n <\/tr>\n <\/tbody>\n <\/table>\n <\/figure>\n \n \n
\n Zum Beispiel: Ein LiDAR mit einer Tastfrequenz von 10\u00a0Hz und einem Winkelbereich von 360\u00b0 f\u00fchrt 10 vollst\u00e4ndige Rotationen pro Sekunde aus. Die Wahl dieses Parameters ist wichtig, wenn sich Ihr Roboter schnell in seiner Umgebung bewegt oder wenn sich die Umgebung schnell um den Roboter bewegt. Niemand m\u00f6chte eine Entscheidung treffen, ohne \u00fcber die n\u00f6tigen Informationen zu verf\u00fcgen.\n <\/p>\n \n \n
\n Tastzeit\n <\/h4>\n \n \n
\n Dieser Parameter wird wie folgt ermittelt: Tastzeit = 1Tastfrequenz = x Sekunden\/Tastvorgang.\n <\/p>\n \n \n
\n Punkte\n <\/h4>\n \n \n
\n Dies sind die Anzahl der gemessenen Punkte. Bei einem LiDAR mit einem Laserstrahl ist die Anzahl der Punkte pro Tastvorgang identisch mit der Anzahl von Schritten. Zum Beispiel: 1024 Punkte\/Tastvorgang bedeutet, dass ein LiDAR mit einem Laserstrahl 1024 Punkte oder Sample-Daten in einem Tastzyklus aufweist.\n <\/p>\n \n \n
\n Sampling-Rate\n <\/h4>\n \n \n
\n Dies entspricht der Anzahl der erfassten Punkte in einer Sekunde. Zum Beispiel: Ein LiDAR mit einem Winkelbereich von 360\u00b0, 1024 Schritten und einer Tastfrequenz von 10\u00a0Hz besitzt eine Sampling-Rate von 1024*10=10240 Punkten\/Sekunde. Sie k\u00f6nnen einen dieser beiden Parameter (Schritt oder Tastfrequenz) verbessern, um die Menge der erhaltenen Daten pro Sekunde zu erh\u00f6hen.\n <\/p>\n \n \n
\n \n $\"Exemple$ \n <\/a>\n
\n Fiktives Beispiel: Parameter eines LiDAR\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n \n \n
\n Kommunikationsschnittstelle\n <\/h2>\n \n \n
\n Die Schnittstelle, der Controller und das Kommunikationsprotokoll eines LiDAR m\u00fcssen an die Messung der Datenrate (I2C, PWM, SPI, Serie usw.) angepasst sein, damit keine Informationen verloren gehen. Ein wesentliches Element dabei ist, \u00fcber dieselbe Daten\u00fcbertragungsgeschwindigkeit (Baud Rate) zwischen LiDAR und PC oder mitgef\u00fchrter Karte zu verf\u00fcgen. Ist diese Geschwindigkeit zu niedrig, wird sich der Roboter nicht wie erwartet verhalten.\n <\/p>\n \n \n
\n ROS\n <\/h2>\n \n \n
\n Das Robot Operating System (ROS) ist ein Set von Software-Bibliotheken und Tools, die die Entwicklung von Roboteranwendungen unterst\u00fctzen sollen. Mit Treibern und hochmodernen Algorithmen sowie leistungsstarken Entwicklungstools ist\n \n ROS\n <\/a>\n heute der Industriestandard f\u00fcr alle Projekte im Bereich der Robotertechnik. Es handelt sich um eine Open-Source-L\u00f6sung. Die LiDAR auf der Website von G\u00e9n\u00e9ration Robots sind alle ROS-kompatibel. Sehen Sie sich unser LiDAR-Angebot an oder\n \n kontaktieren Sie uns\n <\/a>\n , wenn Sie n\u00e4here Informationen zu dieser Technologie ben\u00f6tigen.\n <\/p>\n \n \n
\n Schlussbemerkungen \u2014 Vorteile und Nachteile des LiDAR\n <\/h2>\n \n \n
\n Vorteile des LiDAR\n <\/h3>\n \n \n
\n \n
\n Die Daten k\u00f6nnen schnell und mit grosser Genauigkeit erfasst werden.\n <\/li>\n \n \n
\n Der LiDAR kann einfach in andere Sensoren integriert werden: Sonar, Kamera, IMU, GPS, ToF-Sensoren.\n <\/li>\n \n \n
\n Die LiDAR-Technologie kann dank eines aktiven Lichtsensors bei Tageslicht sowie im Dunkeln eingesetzt werden.\n <\/li>\n \n \n
\n Kann verwendet werden, um Daten an f\u00fcr den Menschen unzug\u00e4nglichen Bereichen zu erfassen.\n <\/li>\n \n \n
\n LiDAR sind schnell und sehr pr\u00e4zise. Ein LiDAR ist ein ausgezeichnetes Werkzeug, um Daten in weitreichenden Landstrichen zu erfassen.\n <\/li>\n \n \n
\n Nach der korrekten Konfiguration ist ein LiDAR autonom und kann selbst\u00e4ndig funktionieren.\n <\/li>\n \n <\/ul>\n \n \n
\n Nachteile des LiDAR\n <\/h3>\n \n \n
\n \n
\n Der LiDAR kann je nach Anforderungen Ihres Projektes mit einem grossen Kostenaufwand verbunden sein.\n <\/li>\n \n \n
\n LiDAR k\u00f6nnen bei starkem Regen, niedrig liegenden Wolken, Nebel oder Rauch sowie bei Vorhandensein von transparenten Hindernissen nicht eingesetzt werden.\n <\/li>\n \n \n
\n Die Analyse einer umfangreichen Menge an erfassten Daten kann mit einem gr\u00f6sseren Aufwand an Zeit und Ressourcen verbunden sein.\n <\/li>\n \n \n
\n Die leistungsstarken Laserstrahlen einiger LiDAR k\u00f6nnen das menschliche Auge sch\u00e4digen.\n <\/li>\n \n \n
\n Es ist schwierig, sehr dichtes Material damit zu durchdringen.\n <\/li>\n \n <\/ul>\n \n \n
\n \n **\n Abrufen der anderen Beitr\u00e4ge in unserer Reihe \u201eLiDAR-Technologie\u201c\n <\/strong>\n <\/span>\n <\/p>\n \n \n**
\n \n $\"Wie$ \n <\/a>\n <\/figure>\n \n \n
\n Lesen Sie in unserer Rubrik\n \n LiDAR f\u00fcr Forschung und Innovation\n <\/a>\n nach oder\n \n kontaktieren Sie uns\n <\/a>\n f\u00fcr n\u00e4here Informationen oder einen Kostenvoranschlag.\n <\/p>\n \n \n
\n **\n Die LiDAR-Marken werden von G\u00e9n\u00e9ration Robots vertrieben.\n <\/strong>\n <\/p>\n \n \n**
**\n Lesen Sie in unserer Rubrik\n** **\n LiDAR f\u00fcr Forschung und Innovation\n <\/a>\n nach oder\n \n kontaktieren Sie uns\n <\/a>\n f\u00fcr n\u00e4here Informationen oder einen Kostenvoranschlag.\n <\/p>\n \n \n**
\n **\n Die LiDAR-Marken werden von G\u00e9n\u00e9ration Robots vertrieben.\n <\/strong>\n <\/p>\n \n \n**
\n \n \n \n \n
\n \n $\"Ouster$ \n <\/a>\n <\/td>\n \n \n $\"LiDARs$ \n <\/a>\n <\/td>\n \n \n $\"LiDARs$ \n <\/a>\n <\/td>\n <\/tr>\n
\n \n $\"LiDARs$ \n <\/a>\n <\/td>\n \n \n $\"LiDARs$ \n <\/a>\n <\/td>\n \n \n $\"LiDARs$ \n <\/a>\n <\/td>\n <\/tr>\n <\/tbody>\n <\/table>\n <\/figure>\n \n \n
\n Kontaktieren Sie uns, um \u00fcber Ihr Projekt zu sprechen oder um ein Angebot zu erhalten\n <\/h2>\n \n \n [hubspot portal=\u00a0\u00bb19619423″ id=\u00a0\u00bbaa950fb4-5607-41e6-8865-cb474e390b01″ type=\u00a0\u00bbform\u00a0\u00bb]\n \n <\/body>\n<\/html>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Was ist die LiDAR-Technologie? Hier folgt der erste aus einer Reihe von 4 Beitr\u00e4gen \u00fcber LiDAR, einer Technologie, die sowohl in der Robotertechnik als auch bei selbstfahrenden Kraftfahrzeugen oder arch\u00e4ologischen Ausgrabungen zum Einsatz kommt. Abrufen der anderen Beitr\u00e4ge in unserer Reihe \u201eLiDAR-Technologie\u201c Definition \u2014 Was ist ein LiDAR? Ein LiDAR ist ein elektronisches Bauteil, das[…]
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\n \u00dcbersicht der Spezifikationen des LiDAR\n <\/h2>\n \n \n

\n Leistungen\n <\/h3>\n \n \n

\n Tastzeit\n <\/h4>\n \n \n \n Dieser Parameter wird wie folgt ermittelt: Tastzeit = 1Tastfrequenz = x Sekunden\/Tastvorgang.\n <\/p>\n \n \n

\n Tastzeit\n <\/h4>\n \n \n
\n Dieser Parameter wird wie folgt ermittelt: Tastzeit = 1Tastfrequenz = x Sekunden\/Tastvorgang.\n <\/p>\n \n \n