3D-Kamera

Entwicklung 

 

Das Fraunhofer ISIT hat im Bereich der optischen MEMS eine 3D-Kamera mit einer Tiefenauflösung von wenigen Millimetern auf Basis von 2D-MEMS-Scannern entwickelt. Die bisher bestehden 3D-Bildgebungssysteme, die auf Focal-Plane-Arrays mit modulierten Lichtquellen basieren, leiden unter begrenzter Auflösung, einem relativ hohen Energieverbrauch der Lichtquellen und möglichen Interferenzen mit anderen Systemen, wodurch sie den aktuellen Anforderungen wie z.B. im Bereich des autonomen Fahrens nicht gerecht werden. Diese Einschränkungen können durch die Verwendung eines MEMS-Scanners mit einem gerichteten Laserstrahl überwunden werden. Aktuelle LIDAR-Scansysteme mit elektrostatischen MEMS erreichen einen Scanwinkel von 40° in beiden Richtungen, während die neue Generation piezoelektrisch angetriebener MEMS-Scanner des Fraunhofer ISIT aufgrund des hohen Drehmoments, dass das piezoelektrische Material liefert, extreme optische Scanwinkel nahe 180° erreichen kann. Die erreichbare Scan-Gewindigkeit und die Fähigkeit, zwei Scan-Achsen in einem sehr kompakten Gerät zu integrieren, sind grundlegende Vorteile von MEMS-Scan-Spiegeln gegenüber herkömmlichen galvanometrischen Scannern.

Eigenschaften

Bei der ersten Demonstration - bestehend aus einem 2D-MEMS-Scanner, einem digital modulierten Laser, einer Detektionsoptik und dem APD-Sensor - wurden die folgenden Spezifikationen erreicht:

  • Auflösung: 450 Pixel x 450 Pixel
  • Bildrate: 6 fps (derzeit durch die Betrachtungssoftware begrenzt)
  • Detektionsbereich: 0,1 m - 8 m
  • Relative Tiefenmessgenauigkeit: 5 mm - 10 mm
  • Abtastrate: 80 MHz  
  • UDP-Ethernet-Schnittstelle
  • Der Laserstrahl wird unter einem Winkel von 22,5° auf den Abtastspiegel gerichtet