Vorschau auf die Hannover Messe: Die innovative Technologie zur 3D-Messung von Pepperl+Fuchs

Von Paul Heney | 20. Februar 2023

Durch die Bewegung des integrierten MEMS-Spiegels wird der Laserstrahl in zwei Achsen abgelenkt.

Von der industriellen Automatisierung über autonome Fahrzeuge bis hin zu Pflegerobotern: Um die Herausforderungen der Zukunft zu meistern, sind leistungsstarke 3D-Sensoren erforderlich, die ihre Umgebung schnell, umfassend und millimetergenau erfassen. Eine technologische Innovation von Pepperl+Fuchs in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT ermöglicht höchste Präzision und Leistung – und das bei höchster Kosteneffizienz. Erstmals wird leistungsstarke Distanzmesstechnik mit MEMS-Technologie kombiniert. Dies bildet die Basis für den 3-D-LiDAR/MEMS-Sensor R3000, der vom 17. bis 21. April 2023 auf der Hannover Messe vorgestellt wird.

Kombination der Vorteile zweier Technologien Der R3000 basiert auf der Pulse Ranging Technology (PRT), einem von Pepperl+Fuchs entwickelten Entfernungsmessverfahren, das sich an unterschiedlichste Anforderungen skalieren lässt. Basierend auf mehr als 250.000 ausgesendeten Laserpulsen pro Sekunde misst es Entfernungen von wenigen Zentimetern bis zu mehreren hundert Metern millimetergenau. Fremdlicht und andere Umwelteinflüsse werden effektiv unterdrückt. Dadurch liefert PRT schnelle, präzise und zuverlässige Messergebnisse.

Um mit dem R3000 die dritte Dimension zu erreichen, kombiniert Pepperl+Fuchs erstmals PRT mit einem mikroelektromechanischen System des Fraunhofer ISIT: Ein kleiner, kostengünstiger und mechanisch robuster MEMS-Spiegel ist in den Sensor integriert.

Durch die Bewegung des piezoelektrisch angetriebenen Elements wird der emittierte Laserstrahl in zwei Achsen um 40° x 30° abgelenkt. Im Gegensatz zu herkömmlichen 3D-Sensoren wird bei der Messung kein Pixelraster erstellt. Stattdessen nutzt der R3000 einen besonders kleinen Lichtfleck und nahtloses Scannen, um ultrahochaufgelöste 3D-Punktwolken mit außergewöhnlicher Detailtreue zu erzeugen.

Intuitive Bedienung durch intelligente Benutzerführung Um die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine so einfach wie möglich zu gestalten, ist der R3000 mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet. Der Sensor erzeugt nicht nur eine 3D-Punktwolke, sondern auch ein überlagertes Intensitätsbild, das die Szene visualisieren und so die Programmierung und Bedienung erleichtern kann. Zusätzlich kann jeder Messpunkt mit einem sichtbaren Laserstrahl dargestellt werden. Der synchrone Laserprojektor ermöglicht eine präzise Ausrichtung und Justierung des R3000 ohne zusätzliches Werkzeug und sorgt so für eine einfache Inbetriebnahme. Diese Funktion ermöglicht beispielsweise auch die Interaktion zwischen Benutzer und Serviceroboter.

Leistungsstarke 3D-Messung für die Automatisierung der Zukunft Mit seiner innovativen Technologie läutet der LiDAR/MEMS-Sensor R3000 eine Revolution bei der Lösung komplexer Automatisierungsaufgaben ein. Präzise 3D-Bilder unbekannter Umgebungen sind für die nächste Generation des autonomen Fahrens unerlässlich – von fahrerlosen Transportsystemen in der Industrie bis hin zum automatisierten Transport von Patienten in Alten- und Pflegeheimen.

Mit der Kombination von PRT und MEMS können solch komplexe, dynamische Szenen detailliert in Echtzeit erfasst werden. Dadurch entsteht eine umfassende Datenbasis für völlig neue Auswertungen mithilfe von Tools der Künstlichen Intelligenz (KI). Als kompakter und kostengünstiger Sensor macht der R3000 hochpräzise 3D-Messungen für ein breites Anwendungsspektrum verfügbar. In Kombination mit fortschrittlichen Algorithmen wird der Sensor die Entwicklung im Bereich autonomer Fahrzeuge und Servicerobotik maßgeblich vorantreiben – nicht nur in Produktionsstätten, Krankenhäusern oder Pflegeheimen, sondern in allen Lebensbereichen.

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