Kombination von Pulse Ranging Technology (PRT) mit MEMS-Technologie ermöglicht hochaufgelöste 3-D-Punktewolken
Von der industriellen Automatisierung über autonome Fahrzeuge bis hin zu Pflegerobotern: Um die Herausforderungen der Zukunft zu lösen, braucht es leistungsstarke 3-D-Sensoren, die ihr Umfeld schnell, umfassend und millimetergenau vermessen. Eine technologische Innovation von Pepperl+Fuchs in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT ermöglicht hierbei maximale Präzision und Performance – bei gleichzeitiger Kosteneffizienz. Erstmals wird dafür eine hochperformante Distanzmesstechnik mit MEMS-Technologie kombiniert. Das bildet die Grundlage für den 3-D-LiDAR/MEMS-Sensor R3000, der als Produktstudie auf der Hannover Messe 2023 vorgestellt wird.
Die Vorteile zweier Technologien vereint
Die 3-D-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 und andere Umgebungseinflüsse werden dabei wirkungsvoll ausgeblendet. So liefert die PRT schnelle, präzise und zuverlässige Messergebnisse.
Um die dritte Dimension zu erreichen, 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 um 40° x 30° abgelenkt. Anders als bei herkömmlichen 3-D-Sensoren entsteht bei der Erfassung des Messfelds kein Pixelraster. Stattdessen erzeugt der R3000 mit einem besonders kleinen Lichtfleck und einer lückenlosen Abtastung ultra-hochauflösende 3-D-Punktewolken mit außerordentlicher Detailgenauigkeit.
Intuitive Bedienung dank intelligenter Benutzerführung
Um die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine so einfach wie möglich zu gestalten, ist der R3000 mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet. Neben der 3-D-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 anzeigen. Durch den synchronen Laserprojektor kann der R3000 ohne weitere Hilfsmittel exakt ausgerichtet und angepasst werden, sodass eine einfache Inbetriebnahme sichergestellt ist. Darüber hinaus ermöglicht diese Funktion auch die Interaktion beispielsweise zwischen Nutzer und Serviceroboter.
Leistungsstarke 3-D-Messung für die Automatisierung der Zukunft
Mit seiner innovativen Technologie wird der LiDAR/MEMS-Sensor R3000 eine Revolution für die Lösung komplexer Automatisierungsaufgaben einläuten. Präzise 3-D-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 3-D-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.
Der 3-D-LiDAR/MEMS-Sensor R3000
Der kompakte, kosteneffiziente R3000 ermöglicht eine leistungsstarke 3-D-Messung.
Durch die Bewegung des integrierten MEMS-Spiegels wird der Laserstrahl in zwei Achsen abgelenkt.
Dank einer punktgenauen Abtastung entstehen ultra-hochauflösende 3-D-Punktewolken.
Über Pepperl+Fuchs
Mit weltweit 6.600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern erzielte Pepperl+Fuchs in 2021 einen Umsatz von 790 Mio. Euro. Die Unternehmensgruppe zählt zu den führenden Unternehmen für industrielle Sensorik und Explosionsschutz. Der Stammsitz in Mannheim ist das Zentrum dieser technischen Expertise. Hier forschen und entwickeln die Ingenieure und Spezialisten an neuesten Technologien und Produkten. Das Familienunternehmen wurde 1945 gegründet und ist heute mit mehr als 40 Gesellschaften auf 6 Kontinenten.
Die globale Präsenz erlaubt es, die Vorteile zweier Welten zu kombinieren: höchste technische Standards mit effizienten, kostengünstigen Produktionsmöglichkeiten. Pepperl+Fuchs hat sich als Partner weltweit agierender Anwender von Automatisierungstechnik etabliert und bietet das umfassendste Portfolio bewährter Komponenten für die Anforderungen der Fertigungsautomation und der Prozessautomation.
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