Hoch skalierbare LiDAR-Technologie

So entstehen LiDAR-Punktwolken

15. Februar 2021, 16:40 Uhr | Nicole Wörner
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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Zwei MEMS-Spiegel erzeugen das Scanmuster

Schematische Darstellung des Prinzips
Schematische Darstellung des Prinzips
© Blickfeld

Blickfeld hat hierfür eigens mikroelektromechanische (MEMS) Spiegel entwickelt, die so im Sensor angeordnet sind, dass der Weg des Laserstrahl über beide Spiegel führt. Ist der LiDAR-Sensor in Betrieb, schwingen die beiden MEMS-Spiegel, lenken den Laserstrahl ab und erzeugen durch ihre Bewegung das Sichtfeld. Einer der Spiegel schwingt in einer kontinuierlichen und annähernd harmonischen Kurve, wodurch das horizontale Sichtfeld bestimmt wird. Der zweite Spiegel ist hingegen variabel in seiner Amplitude. Durch die kontinuierliche Änderung der Schwingweite des zweiten Spiegels entsteht das Scanpattern. Das funktioniert folgendermaßen: 

Wird der Sensor in Betrieb genommen, beginnt der erste Spiegel seine kontinuierliche, horizontale Bewegung von links nach rechts. Der Öffnungswinkel des ersten Spiegels bestimmt dabei das horizontale Field-of-View oder Sichtfeld. Die Hälfte der Schwingbewegung des Spiegels, also die Bewegung einmal von rechts nach links, bzw. von links nach rechts beschreibt eine so genannte Scanlinie. Da der Spiegel vor Beginn gerade steht, beschreibt die erste Bewegung eine halbe Scanlinie. Der zweite Spiegel beginnt phasenversetzt mit kleiner Amplitude zu schwingen. Somit wird der Laserstrahl zunächst in einer nahezu geraden, horizontalen Linie abgelenkt. Für die zweite Scanlinie schwingt der horizontale Spiegel nun von rechts nach links, während sich der vertikale Spiegel von oben nach unten bewegt. Dadurch ist die zweite Scanlinie oberhalb der ersten Scanlinie angesiedelt. Die dritte Linie verläuft unterhalb der ersten Linie von links nach rechts und immer so weiter, bis das maximale vertikale Field-of-View, also der maximale Öffnungswinkel des zweiten Spiegels, erreicht ist. Damit ist die Szene einmal komplett aufgenommen, ein so genannter Frame ist abgeschlossen. 
 


  1. So entstehen LiDAR-Punktwolken
  2. Zwei MEMS-Spiegel erzeugen das Scanmuster
  3. Konfigurierbarkeit der Auflösung und Scanrate

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