3D-Lasersensoren
Traditionelle 3D-Sensortechnologien sind seit Jahren in vielen Branchen von Bedeutung. Sie sind jedoch mit Leistungsproblemen konfrontiert, die ihren Einsatz in einigen Anwendungen einschränken. Diese Einschränkungen verringern oft ihre Genauigkeit, insbesondere in anspruchsvollen Umgebungen.
Eine große Herausforderung ist die Notwendigkeit, Entfernungen zu Objekten innerhalb einer Szene mit hoher Präzision zu messen. Um dies zu erreichen, verwenden herkömmliche LiDAR- und Laserscannersysteme spezifische Lichtfilterstrategien.
Sie können sich beispielsweise auf kurze, kontrollierte Laserimpulse verlassen oder Photonen in eine einzige Richtung fokussieren. Diese Methoden helfen, das emittierte Licht zu steuern und einige Aspekte der Leistung zu verbessern.
Obwohl diese Strategien einigermaßen effektiv sind, haben sie auch Nachteile. Sie können die Reichweite verringern und die Auflösung der Messungen verringern. Infolgedessen bleibt die Gesamtleistung dieser Systeme in Anwendungen hinter den Erwartungen zurück, in denen sowohl eine große Reichweite als auch feine Details erforderlich sind.
Darüber hinaus schränken diese Kompromisse ihre Fähigkeit ein, sich an fortgeschrittene Aufgaben anzupassen, wie z. B. die Überwachung großer Bereiche oder die Erfassung komplizierter Details.
Diese Kombination von Herausforderungen unterstreicht die Notwendigkeit neuer, innovativer Lösungen, die diese Mängel beheben und die Anforderungen der modernen Industrie erfüllen können.
Der photonische Sensor mit integrierter Schaltung von Ommatidia revolutioniert die NDT-Vibrometrie
Der Hauptnachteil dieser herkömmlichen Systeme liegt in ihrer Photoneneffizienz. Durch die Einschränkung des emittierten und empfangenen Lichts steht nur eine begrenzte Anzahl von Photonen zur Verfügung, um ein 3D-Bild zu erstellen.
Daher fällt es traditionellen LiDAR-Sensoren oft schwer, gleichzeitig eine große Reichweite und hochauflösende Bilder zu liefern. Diese Herausforderung ist ein großes Problem für Aufgaben, die präzise Details über große Entfernungen erfordern.
Beispiele hierfür sind autonome Fahrzeuge, Satellitenbeobachtung und fortschrittliche Messsysteme. Diese Systeme basieren in der Regel auf Lasern, aber ihre Designs verschwenden oft Photonen, was ihre Effizienz verringert.
Ommatidia LiDAR löst diese Probleme mit seinem innovativen 3D-Lichtfeldsensor. Inspiriert von den Facettenaugen von Insekten verwendet dieser Sensor eine Reihe von lichtempfindlichen Elementen, um reflektiertes Licht aus verschiedenen Teilen einer Szene zu erfassen. Jedes Element sammelt Daten aus einem bestimmten Abschnitt, und zusammen erzeugen sie ein detailliertes und genaues 3D-Bild.
Was diesen Sensor auszeichnet, ist die Verwendung von photonischen integrierten Schaltkreisen, die die Lichtdaten effizient verarbeiten. Darüber hinaus arbeitet der Sensor mit NIR-Lasern (Nahinfrarot), um seine Fähigkeit zu verbessern, feine Details über große Entfernungen zu erkennen. Durch die Kombination dieser Laser mit optischen integrierten Schaltkreisen erreicht das System außerdem eine höhere Reichweite und eine schärfere Auflösung.
Dieses einzigartige Design verändert die Art und Weise, wie Licht erfasst und verarbeitet wird. Es überwindet die Einschränkungen älterer Systeme und bietet gleichzeitig mehrere klare Vorteile. Für Anwendungen, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit erfordern, ist der 3D-Lichtfeldsensor ein Wendepunkt.
Laser-Doppler-Vibrometrie
Geräusch- und Vibrationstests sind in Branchen wie der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Fertigungsindustrie von entscheidender Bedeutung. Traditionelle kontaktbasierte Methoden, wie z. B. Beschleunigungsmesser, liefern nützliche Daten, weisen aber deutliche Einschränkungen auf – sie können die Dynamik des Objekts verändern oder in rauen Umgebungen versagen.
Die Laser-Doppler-Vibrometrie (LDV) bietet eine berührungslose Alternative, die auf dem Doppler-Effekt basiert, um zu messen, wie schnell sich eine Oberfläche bewegt. Dieser Effekt, bei dem sich die Frequenz einer Welle mit der Bewegung ändert, ermöglicht es Ingenieuren, Vibrationen zu analysieren, indem sie geringfügige Frequenzverschiebungen in reflektierten Laserstrahlen verfolgen.
Moderne Scanning-LDVs bauen auf diesem Prinzip auf. Durch die Kombination von Präzisionsoptik mit schnellem Scannen können sie Vibrationen über komplexe Oberflächen in Echtzeit abbilden – ohne das Objekt zu berühren. Dies macht sie zu unverzichtbaren Werkzeugen in Bereichen wie struktureller Gesundheitsüberwachung, industrieller Diagnostik und Automobiltests.
Doch selbst diese Systeme stoßen bei der Analyse großer oder dynamischer Strukturen an ihre Grenzen in Bezug auf Geschwindigkeit, Abdeckung und Auflösung. Hier markieren die Q1- und Q2-Laser-RADAR-Systeme von Ommatidia einen großen Schritt nach vorn. Durch die Integration von paralleler Messung, Interferometrie und FMCW-Technologien (Frequency-Modulated Continuous Wave) erreichen sie eine überlegene Genauigkeit und einen höheren Durchsatz. Ihre Fähigkeit, dichte Vibrationsdaten von mehreren Punkten gleichzeitig zu erfassen, verändert die Art und Weise, wie Ingenieure Leistung, Sicherheit und Haltbarkeit bewerten.
Diese Fortschritte definieren die Vibrationsanalyse neu – sie machen sie schneller, präziser und anpassungsfähiger an anspruchsvolle Umgebungen. Damit setzen die Q1- und Q2-Systeme von Ommatidia neue Maßstäbe für moderne Geräusch- und Vibrationstests.
- Breitstrahlige kontinuierliche Beleuchtung
- Sichere Verwendung von Hochleistungsbeleuchtung
- Inspiriert von der Natur: eine bioinspirierte Architektur
- Anwendungen und Vorteile
- FMCW-Ranging
- Verbesserte Genauigkeit und Auflösung
- Überlegene Leistung unter schwierigen Bedingungen
- Kombination von FMCW mit bioinspiriertem Design
Kontinuierliche Beleuchtung mit großer Reichweite
Der 3D-Lichtfeldsensor von Ommatidia zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, eine kontinuierliche, großflächige Beleuchtung über die gesamte Szene zu verwenden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, die auf schmale Impulse oder fokussierte Strahlen angewiesen sind, deckt dieser Ansatz große Bereiche mit einem einzigen Schuss ab.
Durch den Wegfall der Notwendigkeit, emittiertes Licht zu filtern oder zu begrenzen, stellt diese Methode sicher, dass mehr Photonen für die Messung zur Verfügung stehen. Infolgedessen erfasst der Sensor detaillierte und genaue Informationen über die gesamte Szene, wodurch sowohl Reichweite als auch Auflösung verbessert werden.
Sichere Verwendung von Hochleistungsbeleuchtung
Die Hochleistungsbeleuchtung ist der Schlüssel zur Erzielung einer großen Reichweite und einer hochauflösenden 3D-Erfassung, birgt aber oft Sicherheitsrisiken, insbesondere für menschliche Augen oder empfindliche Materialien.
Die Architektur des 3D-Lichtfeldsensors von Ommatidia mildert diese Risiken jedoch, indem sie es ermöglicht, die optische Leistung über einen größeren Winkelbereich und eine größere Fläche zu verteilen, wodurch es möglich wird, erstmals in der 3D-Bildgebung eine höhere Leistungsbeleuchtung sicher zu verwenden. Dieser Durchbruch ermöglicht es dem Sensor, viel größere Erfassungsbereiche und klarere Bilder zu erzielen, ohne Kompromisse bei den Sicherheitsstandards einzugehen.
Inspiriert von der Natur: eine bioinspirierte Architektur
Inspiriert von den Facettenaugen von Insekten, die mit unglaublicher Geschwindigkeit und Präzision sehen können, ist die Technologie von Ommatidia so konzipiert, dass sie die Multi-View-Sampling-Fähigkeit dieser natürlichen Systeme nachbildet. Jedes einzelne Sensorelement fungiert als winziges „Auge“ und sammelt Daten aus einem leicht unterschiedlichen Winkel.
Zusammen bilden diese Elemente ein umfassendes Lichtfeld, das analysiert werden kann, um ein vollständiges 3D-Bild zu erzeugen. Dieser Multi-Sampling-Ansatz verbessert die räumliche Auflösung und die Tiefenwahrnehmung erheblich und ist somit eine ideale Lösung für Anwendungen, die eine schnelle, genaue 3D-Bildgebung erfordern.
Anwendungen und Vorteile
Der 3D-Lichtfeldsensor stellt einen bedeutenden Fortschritt für Branchen dar, die eine genaue, hochauflösende und weitreichende 3D-Bildgebung benötigen. Seine Vorteile sind besonders wichtig in Bereichen wie der autonomen Navigation oder Robotik, wo die Echtzeit-Tiefenwahrnehmung für einen sicheren Betrieb unerlässlich ist.
Darüber hinaus eröffnet die Fähigkeit des Sensors, detaillierte, genaue Messungen ohne die Einschränkungen traditioneller Laserscannersysteme zu liefern, für die Messtechnik und die strukturelle Gesundheitsüberwachung neue Möglichkeiten für die Präzisionstechnik und -inspektion.
FMCW-Ranging
Ein Schlüsselelement, das die Fähigkeiten des 3D-Lichtfeldsensors von Ommatidia verbessert, ist die Verwendung der Frequency-Modulated Continuous Wave (FMCW)-Ranging-Technologie. Im Gegensatz zu herkömmlichen Time-of-Flight (ToF)-LiDAR-Systemen, die die Entfernung durch die Zeitmessung der Rückkehr von Lichtimpulsen messen, verwendet die FMCW-Technologie einen anderen Ansatz, um präzise Entfernungsmessungen zu erzielen.
Durch die Emission einer kontinuierlichen Lichtwelle, deren Frequenz variiert, und die anschließende Analyse der Frequenzverschiebung der reflektierten Welle ermöglicht das FMCW-Ranging sowohl eine genaue Entfernungsmessung als auch eine Geschwindigkeitserkennung in einem einzigen Durchgang.
Verbesserte Genauigkeit und Auflösung
Diese Methode bringt mehrere Vorteile für den 3D-Bildgebungsprozess. Erstens bietet das FMCW-Ranging eine extrem hohe Genauigkeit, die präzise Messungen auch über größere Entfernungen ermöglicht. Da das System kontinuierlich Lichtwellen aussendet und misst, erreicht es ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis, was zu einer verbesserten Auflösung und Klarheit der 3D-Daten führt.
Dies macht den Sensor von Ommatidia besonders effektiv in Anwendungen, die eine detaillierte Kartierung erfordern, wie z. B. Satellitenmesstechnik oder fortschrittliche strukturelle Gesundheitsüberwachung.
Überlegene Leistung unter schwierigen Bedingungen
Die FMCW-Technologie bietet auch eine verbesserte Leistung in schwierigen Umgebungen, in denen herkömmliche LiDAR-Systeme oft Schwierigkeiten haben. Beispielsweise behält das FMCW-Ranging in Szenen mit starkem Umgebungslicht oder stark reflektierenden Oberflächen seine Präzision bei und gewährleistet genaue Ergebnisse, ohne durch Interferenzen beeinträchtigt zu werden.
Darüber hinaus eröffnet die Fähigkeit, sowohl Entfernung als auch Geschwindigkeit in einem Schritt zu erkennen, neue Möglichkeiten für Anwendungen, die eine Echtzeit-Bewegungsanalyse erfordern, wie z. B. autonome Navigation und schnelle Umweltbewertung.
Kombination von FMCW mit bioinspiriertem Design
Durch die Integration von FMCW-Ranging mit seinem bioinspirierten Sensordesign erreicht der 3D-Lichtfeldsensor von Ommatidia ein außergewöhnliches Maß an Genauigkeit, Reichweite und Zuverlässigkeit. Diese Kombination verbessert die Fähigkeit des Sensors, dichte und detaillierte 3D-Bilder zu erstellen, und erweitert seine Anwendung in verschiedenen Branchen – von der Satellitenbeobachtung bis zur hochpräzisen Fertigung.
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