LIDAR Systeme

Autonom fahrendes Auto mit Sensoren
© Fraunhofer ISIT / photocompany, Itzehoe
3D-Kamera-Optopackage
© Fraunhofer ISIT
Scannerspiegel für FMD-LIDAR-System

LIDAR (Light Detection and Ranging) ist eine unverzichtbare Schlüsseltechnologie bei der Entwicklung autonom fahrender Autos. LIDAR-Systeme erfassen mithilfe von ausgesendeten Laserstrahlen sehr genau ihre Umgebung und erzeugen ein präzises Bild. Ihre Arbeitsweise ist sehr ähnlich den Radarsystemen in der Luft- oder Schifffahrt, nur dass sie statt Funkwellen Laserstrahlen aussenden. Deren Reflexionen ergeben ein dreidimensionales Abbild. Die LIDAR Technologie wird häufig beim autonomen Fahren und in der Robotik angewendet.

 

3D-LIDAR-Kamera

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.

 

1D-MEMS-Spiegelscanner

Der Spiegelscanner für die Weitwinkel-LiDAR-Projektion, der aus erfolgreichen Kooperationen mit Industriepartnern und innerhalb der Research Fab Microelectronics Germany (FMD) hervorgegangen ist, besitzt ein kompaktes und leichtes Design mit hoher optischer Leistung und Resonanzfrequenzen bis 60 kHz.

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