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Fachartikel aus MECHATRONIK 5/2018, S. 48 bis 49

First Sensor

LIDAR-Sensoren als Schlüssel zur autonomen Fortbewegung

Mechatronische Systeme nutzen Lichtradar für die Regelung und Steuerung – die Grundlage zur Entwicklung von automatisierten und autonomen Maschinen.

Bild: Bild: Arbeitsgruppen, Prof. Ruckelshausen Hochschule Osnabrück
Der autonome Feldroboter BoniRob soll die Landwirtschaft erleichtern. (Bild: Bild: Arbeitsgruppen, Prof. Ruckelshausen Hochschule Osnabrück)

Photodioden sind wesentliches Bauelement für die Automation mobiler Maschinen. Die Anwendungen reichen von Reinigungs- und Logistikrobotern bis zu Sonderfahrzeugen für Industrie, Bau-, Forst- und Landwirtschaft. Die Berliner First Sensor AG ist Marktführer für Avalanche-Photodioden, mit denen das Lichtradar LIDAR seinen Siegesszug auch in mobilen Maschinen antritt. Erst LIDAR-Systeme schaffen die Voraussetzung für umfassende Fahrassistenz oder fahrerlosen Einsatz.

LIDAR steht für Light Detection And Ranging. Statt Radiowellen wie beim Radar werden Laserstrahlen  zur Abstandsmessung und Umgebungserfassung durch Erzeugung dreidimensionaler Bilder verwendet. Das von der Oberfläche des Objekts reflektierte Licht des Lasers wird von Photodioden empfangen und lässt Rückschlüsse auf die Geschwindigkeit und die Position zu. Je präziser das Empfangssignal erkannt und verarbeitet wird, umso besser ist die Qualität der Sensoren und umso sicherer werden auch kleine und dunkle Objekte mit geringerer Reflektivität detektiert.

Hochgenaue Messung in Nanosekunden

Zur Messung der im Nanosekunden-Bereich emittierten Lichtpulse bietet First Sensor hochempfindliche Avalanche-Photodioden (APDs) in unterschiedlichen Serien für den sichtbaren und den infraroten Spektralbereich. Gefertigt werden APDs mit interner Verstärkung, einem großen Dynamikbereich sowie großen Bandbreiten. Um die in LIDAR-Systemen geforderten hohen räumlichen Auflösungen zu erreichen, entwickelt First Sensor APD-Arrays, die aus mehreren lichtempfindlichen Flächen auf einem Chip bestehen.

Das Marktpotenzial für autonome Fahrzeuge ist riesig: Die renommiere Unternehmensberatung Bain & Company, Boston, hat berechnet, dass der globale Markt für automatisierte Fahrzeuge und Fahrassistenzsysteme bis 2025 ein Volumen von 22 bis 26 Milliarden US-Dollar mit jährlichen Wachstumsraten zwischen 12 und 14 Prozent erreichen wird.

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