Innovation in der Industrie: Messung von Schüttgut mit LiDAR-Sensoren

Effiziente Schüttgutlagerung beginnt bei der präzisen Volumenmessung

Ob Klinker, Kalk, Sand oder Granulat – die präzise Messung von Schüttgut ist für viele Industriebetriebe essenziell. Gibt es kein adäquates Messsystem, treten schnell logistische Herausforderungen auf: Wird etwa Material zu spät nachbestellt, werden Stillstände in den Abläufen riskiert. Gleichzeitig darf das Lager nicht überfüllt werden, um Brandschutzvorgaben einzuhalten und unnötige Kosten zu vermeiden.

Besonders bei Unternehmen, die Material über mehrere Standorte hinweg lagern, wird die optimale Auslastung zur echten Steuerungsaufgabe: Anlieferungen und Abholungen müssen exakt koordiniert werden, um Leerfahrten zu vermeiden. Hinzu kommen regulatorische Anforderungen – etwa Abgaben, die sich nach der gelagerten Materialmenge richten, etwa bei CO₂-relevanten oder abfallbasierten Stoffen.

Die Lösung? Eine zuverlässige, automatisierte Volumenmessung mit LiDAR, die zuverlässig und präzise Daten liefert.

Legacy Tech – Warum eine neue Lösung hermuss

Bisher standen Unternehmen bei der Volumenmessung von Schüttgut nur begrenzte Möglichkeiten zur Verfügung. Häufig kamen analoge Methoden und punktuelle Messungen zum Einsatz, um den Materialbestand zu erfassen. So wurden etwa LKW-Waagen bei Anlieferung und Abholung genutzt, Radlader-Schaufeln als Inkremente vermessen – oder der Füllstand schlichtweg geschätzt. Gerade letzteres ist fehleranfällig: Selbst erfahrene Mitarbeitende verschätzen sich regelmäßig, viele Unternehmen berichten von durchschnittlichen Abweichungen von bis zu 20 Prozent.

Auch quartalsweise Messungen durch externe Dienstleister – etwa mithilfe von Einpunktlasern oder Drohnen – bieten oftmals keine ausreichende Datentiefe. Für eine wirklich effiziente Betriebsführung braucht es in vielen Unternehmen kontinuierliche Volumeninformationen. Hinzu kommt: Solche punktuellen Messdienste sind häufig kostenintensiv und wenig flexibel.

3D-LiDAR-Sensoren können hier Abhilfe schaffen: Sie scannen statt einzelner Punkte die gesamte Umgebung – in diesem Fall die gesamte Oberfläche des Materials – und erzeugen so eine detaillierte 3D-Punktwolke mit Millionen von Datenpunkten. So wird jede Variation auf der Materialoberfläche in der Berechnung des Volumens berücksichtigt.

Wie funktioniert LiDAR?
LiDAR (Light Detection and Ranging) ist ein optisches Messverfahren zur präzisen Entfernungsmessung mittels Laserstrahlen. Dabei sendet der Sensor tausende kurze Lichtimpulse (Laserpuls) pro Sekunde aus und misst die Zeit, die diese benötigen, um vom Objekt reflektiert zurückzukehren – die sogenannte Laufzeitmessung (Time of Flight). Aus der bekannten Lichtgeschwindigkeit und der gemessenen Laufzeit errechnet das System den exakten Abstand zu jedem einzelnen Punkt in der Umgebung. Diese Entfernungsdaten werden in Echtzeit zu einer dreidimensionalen Punktwolke verarbeitet – also einer hochauflösenden digitalen Darstellung der Umgebung.

Hier gibt es noch mehr Info zur LiDAR-Technologie

Wie wird aus diesen Informationen das Materialvolumen berechnet?

Zunächst wird die Punktwolke auf den definierten Messbereich zugeschnitten – also nur die Punkte berücksichtigt, die sich innerhalb der gewünschten virtuellen Zone befinden.

Die Bodenfläche des Bereichs wird in ein gleichmäßiges Raster unterteilt. Für jede einzelne Kachel dieses Rasters wird die durchschnittliche Höhe der darüberliegenden Messpunkte berechnet. Falls in einzelnen Kacheln keine Messpunkte vorhanden sind – etwa durch Verschattungen oder komplexe Materialformen – wird die Höhe mithilfe von Interpolation (durch benachbarte Kacheln), Extrapolation (basierend auf dem natürlichen Böschungswinkel des Materials) oder geometrischer Formanpassung kalkuliert. Das Gesamtvolumen ergibt sich schließlich aus der Summe aller berechneten Teilvolumina.

Warum sollte zur Messung von Schüttgut auf LiDAR gesetzt werden?

Im Vergleich zu herkömmlichen Messmethoden bietet die LiDAR-Technologie entscheidende Vorteile bei der Volumenvermessung von Schüttgut. Statt vereinzelter Messpunkte erfasst LiDAR Millionen von Datenpunkten und ermöglicht dadurch eine extrem genaue Bestandsaufnahme – selbst bei unregelmäßigen Materialoberflächen. Einmal installiert, liefert das System kontinuierlich und rund um die Uhr aktuelle und remote verfügbare Lagerdaten– ganz ohne zusätzlichen Aufwand oder kostenintensive, manuelle Vermessungen in regelmäßigen Abständen.

Durch die kontinuierliche Aufzeichnung lassen sich zudem auch in den historischen Daten Entwicklungen analysieren, die Optimierungspotential zur Prozesseffizienz offenlegen können. Auch unter schwierigen Bedingungen überzeugt die Technologie: LiDAR ist unempfindlich gegenüber Staub, Dunkelheit, wechselnden Lichtverhältnissen oder Witterungseinflüssen und eignet sich daher ideal für den Einsatz in Lagerhallen oder im Freien.

LiDAR jenseits von Schüttgut: Präzision für Paletten und Silos

Nicht nur in der klassischen Messung von Schüttgut bietet die LiDAR-Technologie Mehrwert – auch andere Bereiche der Lagerlogistik profitieren von 3D-Daten. Bei palettierten Materialien etwa ermöglicht LiDAR ebenfalls eine präzise Volumenerfassung: Dank der 3D-Daten wird nicht nur die Grundfläche, sondern auch die Höhe und Form des Lagerguts exakt erfasst. So lässt sich das tatsächliche Ladevolumen millimetergenau bestimmen – selbst bei gemischten oder unregelmäßig gestapelten Paletten. Unternehmen profitieren somit von automatisierten Bestandsdaten und der Möglichkeit, Abweichungen von Soll-Ladungen frühzeitig zu erkennen.

Auch in vertikalen Lagersystemen wie Silos spielt die Technologie ihre Stärken aus: LiDAR misst kontinuierlich und zuverlässig den aktuellen Füllstand – unabhängig von Materialverhalten, Verdichtung oder Einfüllmustern. Überfüllungen lassen sich so vermeiden, Nachschub lässt sich besser planen und Lagerkapazitäten werden optimal ausgenutzt.

Praxisbeispiel: Messung von Schüttgut mit LiDAR-Sensoren für die CO²-Steueroptimierung

Ungenaue Volumenmessung kann teuer werden – besonders, wenn Steuern davon abhängen. Genau mit dieser Herausforderung sah sich ein weltweit führender Baustoffhersteller konfrontiert: Für die CO₂-Steuer musste das Lagervolumen von Klinker, einem zentralen Rohstoff in der Zementproduktion, exakt dokumentiert werden. Doch die bisher eingesetzten Schätzverfahren und punktuellen Messmethoden lieferten zu ungenaue Daten – mit hohem manuellem Aufwand und dem Risiko von fehlerhaften Steuerberechnungen.

Die Lösung: Die Messung von Schüttgut mit LiDAR-Sensoren. Insgesamt zwölf fest installierte Sensoren erfassen seither die gesamte Klinkerhalle in Echtzeit und generieren hochpräzise 3D-Daten. Diese fließen automatisiert in das ERP-System ein und ermöglichen eine lückenlose, zuverlässige Bestandsführung. Das Ergebnis: eine deutlich reduzierte Fehlerquote, über 80 % weniger manuelle Nachbearbeitung – und eine CO₂-Steuerberechnung, die sich exakt an der tatsächlichen Produktion orientiert. Auf Basis dieses Erfolgs erweitert das Unternehmen die LiDAR-Anwendung nun schrittweise auf weitere Standorte und Lagersysteme.

Mit LiDAR die Lagerlogistik auf ein neues Level heben

Ob in der Volumenmessung von Schüttgut, bei der Palettenvermessung oder in Silos – LiDAR eröffnet völlig neue Möglichkeiten für eine exakte, automatisierte Volumenerfassung. Die Technologie liefert nicht nur exakte Echtzeitdaten, sondern reduziert auch manuelle Aufwände, minimiert Fehlschätzungen und schafft eine solide Datenbasis für effizientere Prozesse. Unternehmen gewinnen dadurch Transparenz über ihre Bestände, verbessern ihre Planbarkeit und steigern ihre operative Effizienz – ganz gleich, ob unter freiem Himmel oder im Innenlager. Wer seine Lagerlogistik zukunftsfähig aufstellen möchte, findet in LiDAR eine leistungsstarke und skalierbare Lösung, die klassische Messmethoden weit hinter sich lässt.

Sie möchten tiefer einsteigen?
Auf unserer Anwendungsseite zur Volumenerfassung erfahren Sie noch mehr über Einsatzmöglichkeiten, Lösungsarchitektur und konkrete industrielle LiDAR-Anwendungen rund um die automatisierte Volumenmessung mit LiDAR.

Auf einen Blick:

Was ist LiDAR und warum eignet es sich für die Volumenmessung von Schüttgut?
LiDAR (Light Detection and Ranging) ist ein optisches Messverfahren, das mithilfe von Laserstrahlen präzise Entfernungen misst. Für die Volumenmessung von Schüttgut ist LiDAR besonders geeignet, da die Technologie kontinuierlich Millionen von Messpunkten in Echtzeit erfasst und dadurch selbst unregelmäßige Materialoberflächen exakt abbildet, um daraus Volumendaten zu berechnen.

Welche Vorteile bietet die 3D-Volumenmessung mit LiDAR im Vergleich zu herkömmlichen Methoden?
Im Gegensatz zu analogen oder punktuellen Messverfahren liefert die 3D-Volumenmessung mit LiDAR-Sensoren rund um die Uhr exakte Daten – auch in staubigen Umgebungen oder völliger Dunkelheit, wie etwa in Silos. Das schafft Bestands-Transparenz, spart Zeit und ermöglicht eine automatisierte Lagerbestandsüberwachung mit Sensoren – ganz ohne manuelle Nachmessungen.

Für welche Anwendungen eignet sich industrielle LiDAR-Technologie noch?
Neben der Volumenmessung von Schüttgut findet LiDAR zudem Anwendung in der Palettenvermessung oder bei der Füllstandsmessung in Silos. Die Technologie ist vielseitig einsetzbar – sowohl in Innenlagern als auch im Außenbereich.