Een uitleg over de werking van LiDAR lasers. We staan stil bij verschillende meetprincipes die worden gebruikt door de laser en de toepassingen die hierdoor mogelijk zijn. Het gaat om de optische meetprincipes: phase comparison, pulse back-mixing method en TOF (time-of-flight).

Hoe werkt LiDAR?

Om met een laser de afstand tot een object of oppervlak te kunnen meten maakt deze gebruik van de technologie LiDAR (LIght Detection of Laser Imaging And Ranging). De LiDAR laser stuurt een laserpuls uit tot een object of oppervlak. De puls wordt vervolgens gereflecteerd. Op basis van de verstreken tijd tussen het uitzenden van de laserpuls en het opvangen van de reflectie wordt de afstand berekend. 

Schematische uitleg van de werking van LiDAR laser

De meetprincipes van een LiDAR sensor

Phase comparison
Pulse back-mixing method
Time of Flight
Werking
1. Zendt licht op een bepaalde golflengte. 2. Bepaalt de ontvangsttijd met een vergelijker voor een ontvangen signaal. 3. Stelt de faseverschuiving (φ) vast tussen de uitgezonden en ontvangen signalen.
1. Zendt een reeks aan laserpulsen uit. 2. Bepaalt de ontvangsttijd door ontvangen van reflectiesignaal. 3. Hoge frequentie steekproef door het optellen van verzonden signalen.
1. Zendt een enkele lichtpuls uit en meet de tijd tot het moment van ontvangst van de reflectie. 2. Bepaalt de ontvangsttijd met een vergelijker voor het ontvangen van signaal om de afstand te bepalen.
Voordelen
Zeer hoge meetnauwkeurigheid
– Hoog bereik voor objecten met lage reflectie – Kleine oppervlakten mogelijk
– Korte meettijd voor objecten met goede reflectie – Hoge meetfrequentie – Geschikt voor scansystemen
Nadelen
Niet optimaal voor bewegende objecten
Lange meettijd voor oppervlakten met slechte reflectie. Niet optimaal voor bewegende objecten.
Vergelijkingsdrempels instellen afhankelijk van het omgevingslicht. De gemeten waarde is zeer afhankelijk van reflectie van het object.
Meetafstand
Laag: 0 tot 50 m
Hoog: 5 tot 2000 m
Gemiddeld: 5 tot 100 m ( 905 nm diode). Tot 10.000 m (1550 nm diode).
Meetnauwkeurigheid
Hoog: ±3 mm
Laag: ±100 mm
Gemiddeld: ±100 mm ±5000 mm (1550 nm diode)
Meetfrequentie
Laag: 0,5 tot 5 Hz
Laag: 1 tot 5 Hz
Hoog: kHz gebied (905 nm diode) Hz gebied (1550 nm diode)

Toepassingsvoorbeelden voor een LiDAR laser

Naast LiDAR lasers zijn er ook veel andere laserproducten. Zo heeft Sensor Partners een uitgebreid pakket afstandslasers. De afstandslasers van Sensor Partners kunnen in allerlei verschillende industriële omgevingen toegepast worden. Hieronder staan enkele voorbeelden weergegeven van mogelijke toepassingen en welk type laser hiervoor het meest geschikt is.

Het positioneren van containers in een laadbrug

Om botsingen te voorkomen of om containers te positioneren in havens of dokken kunnen, afhankelijk van het gewenste meetbereik, de LAM 70 serie en LAM 300 serie ingezet worden. Met behulp van deze lasers weet de bestuurder van de havenkraan de exacte positie van de container ten opzichte van de havenkraan. Een andere gebruiksmogelijkheid voor deze series is het meten van afstanden voor het aanmeren van schepen. Zo kan de LAM 70 tot op 270 meter (met reflector) een meting doen!

Het bepalen van parkeergelegenheid

Met de LAM 300 serie van Sensor Partners kan parkeergelegenheid gemeten worden op parkeerplaatsen of rustplaatsen vrachtwagen. De laser meet de afstand tot de achterkant van de laatste auto of vrachtwagen in een rij waardoor het aantal vrije parkeerplaatsen achter het voertuig berekend kan worden.

Positiedetectie van bewegende objecten

Om de positie van objecten met een hoge temperatuur te detecteren biedt de LAM 70 serie de geschikte oplossing. De afstandslasers kunnen worden ingezet om de positie van onder andere treinen bij treinstations en andere opstapplaatsen te bepalen. De lasers bieden hulp in het afremmen van de trein om ervoor te zorgen dat deze op de correcte positie ten stilstand gebracht wordt. Sensor Partners biedt hier een betrouwbare oplossing in het ondersteunen van geautomatiseerde treinen.

Wegbeheersysteem

De LAM 70 en LAM 300 series kunnen gebruikt worden voor verkeersmanagement. De lasers meten de afstand tot een voertuig om de verkeersdrukte of de snelheid van passerende voertuigen vast te stellen, maar ook om het bumperkleven te detecteren. De laser detecteert het voertuig op twee momenten, namelijk de ingestelde afstand en het moment dat hij onder de laser doorrijdt. Deze lasers zijn uitermate geschikt voor het gebruik in het verkeer omdat deze oogveilig (voor de bestuurders) zijn en op een hoge schakelfrequentie hebben die het snel passerende verkeer kan bijhouden.

Niveaumeting in silo’s

Er zijn applicaties, in bijvoorbeeld een overslagterminal, waar het nodig is om de vullingsgraad van een silo te bepalen. Denk hierbij aan silo’s die gevuld zijn met veevoer. Wanneer er een nieuwe lading aan veevoer binnenkomt moet deze gedistribueerd worden naar de silo’s waar voldoende opslagcapaciteit beschikbaar is. Door dit te monitoren met de laser afstand sensoren kan de operator aflezen welke van de silo’s vrij is en hoeveel ton veevoer hierin gestort kan worden.

Wilt u graag meer weten over de afstandslasers van Sensor Partners? Neem vrijblijvend contact op met één van onze experts!

Direct hulp van een expert

Onze medewerkers staan in de startblokken om je te voorzien van het beste advies. Vul het contactformulier in en omschrijf je gewenste toepassing zo gedetailleerd mogelijk! Onze experts gaan meteen aan de slag.

Productspecialist