Startseite > Messen + Testen > Sensorik > »Scharfe Sinne« für industrielle Drohnen

First Sensor

»Scharfe Sinne« für industrielle Drohnen

15. September 2017, 13:30 Uhr | Nicole Wörner

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Welche Sensortechnologien brauchen Drohnen überhaupt?

Diese Sensorik braucht die Drohne

Alle Bilder anzeigen (3)

• Avalanche-Fotodioden-Arrays für LIDAR/LADAR

LIDAR- oder LADAR-Systeme (Light/Laser Detection And Ranging) bestimmen als optische Systeme maßgeblich die Einsatzmöglichkeiten kommerzieller Drohnen. Als Ersatz für die Radarsysteme großer Flugsysteme messen sie Abstand, Geschwindigkeit und teilweise atmosphärische Parameter.

Wesentliche Komponente sind Avalanche-Fotodioden-Arrays (APD). Für Langstrecken-LIDAR-Systeme werden infrarotsensible SI-APDs eingesetzt. First Sensor bietet unter anderem Silizium-Avalanche-Photodioden als Einzelelemente sowie als Linien- oder Matrix-Arrays an, die sich aus mehreren aktiven Sensorflächen zusammensetzen, mit z. B. 8, 16, 5 x 5 oder 8 x 8 Pixeln.

Für die Integration dieser Komponenten in die Systeme ist oft ein Customizing erforderlich – und der APD-Lieferant sollte Erfahrung aus dem Bereich der Luftfahrtindustrie mitbringen.

• Inertialsensoren für Bewegung und Lage

Wesentlich für die Kontrolle des Fluggeräts sind die Inertialmesseinheiten, die Bewegungsrichtung und Neigungswinkel erkennen. Diese Sensoren sind entscheidend für die präzise Steuerung eines UAV und die Stabilisierung der Flugposition für die eigentlichen Messaufgaben. Es empfiehlt sich, hier hochwertige Mikrosysteme des Typs HARMS (high aspect ratio microstructures) auf dem PCB der UAV-Steuerung zu integrieren.

First Sensor bietet hier eine interessante Technologieplattform mit kapazitiven Neigungs- und Beschleunigungssensoren, die auf einkristallinen Silizium-Sensorelementen basieren. Diese erreichen ein sehr gutes Signal-Rausch-Verhältnis und eine hohe Temperaturstabilität. Schon kleinste Lage- oder Beschleunigungsänderungen werden erkannt – Voraussetzung für den Einsatz von Drohnen in Messanwendungen.

Die Mikrostrukturen mit großem Aspektverhältnis (HARMS) gewährleisten geringste Querempfindlichkeiten. Zusätzlich minimiert die patentierte AIM-Technologie (Air gap Insulated Microstructures) parasitäre Kapazitäten durch Isolierung der aktiven Bereiche mittels Luftspalt.

Wichtig bei der Auswahl von Produkt und Lieferant sind auch hier Erfahrungen in der Luftfahrt-Industrie und die Möglichkeit, die Messbereiche der Sensorik auf die Anforderungen von Fluggerät und Anwendung anzupassen.

• Kameras für die Bild- und Nutzdatenerfassung

Ein spannendes Thema sind Kameras. Hier gilt es zu unterscheiden zwischen der Echtzeitbilderfassung, die es dem fernsteuernden Bediener erlaubt, quasi im „Cockpit“ der Drohne zu sitzen, der Bilderfassung für die automatische Navigation und der optischen Nutzdatenerfassung.

Hochwertige Kamerasysteme sind heute bereits vielfach im Bereich der Fahrerassistenzsysteme im Einsatz. Zulieferer der Automobilbranche wissen, wie man zuverlässige Systeme baut und wie man ihre Eignung testen muss. Entwicklungen aus dieser Branche können genutzt werden, um durch die Anpassung bewährter Standardsensoren schnell zu tragfähigen Lösungen zu kommen. Modulare Systeme bieten dabei die Flexibilität, verschiedene Anforderungen in Bezug auf die Nutzdatenerfassung in Varianten eines UAV zu erfassen, wie Infrarot, verschiedene Auflösungen und Optiken.

Hier kann, wie auch bei der Sensorik für autonome Sicherheitssysteme, zudem mit lokaler Intelligenz gearbeitet werden. Die im Computer der Drohne zu verarbeitende bzw. an die Steuerung zu funkende Datenmenge wird reduziert, indem kameranahe Subsysteme die Bilder auswerten. So wird beispielsweise nur das Ergebnis einer Mustererkennung weitergegeben und das Gesamtsystem nicht mit der Übertragung unnötiger Bildinformationen belastet.