Technologie
Der Blickfeld Solid-State LiDAR zeichnet sich durch eine innovative Systemarchitektur und On-Device Verarbeitung aus.
Tech Deep Dive: Blickfeld Technologie im Fokus
Blickfeld LiDAR-Sensoren messen die Entfernung zu Objekten mithilfe des Laufzeitmessprinzips. Dabei berechnet der Sensor die Distanz, indem er die Zeitspanne zwischen dem Aussenden eines Laserpulses und dem Empfangen des vom Objekt reflektierten Lichts misst. Dank der innovativen MEMS-Scannertechnologie von Blickfeld erfassen die Sensoren die Umgebung präzise in drei Dimensionen. Unser leistungsstarker Software-Stack verarbeitet die umfangreichen 3D-Daten direkt auf dem Gerät und extrahiert dabei wertvolle, abstrahierte Informationen, die leicht verständlich sind und eine detaillierte Umgebungswahrnehmung ermöglichen.
Überlegene Performance
Blickfeld LiDARs verfügen über einen proprietären Silizium-MEMS-Spiegel, der eine hohe Auflösung, eine große Reichweite und ein weites Sichtfeld ermöglicht.
Kosteneffizient
Blickfeld hat für seinen LiDAR-Sensor ein patentiertes Laser-Detektormodul entwickelt, das eine hochpräzise Massenproduktion, ähnlich wie bei der Kameraherstellung, ermöglicht.
On-Device Datenverarbeitung
Die leistungsstarke Software von Blickfeld extrahiert wertvolle Informationen aus den reichhaltigen 3D-Daten unseres LiDAR und ermöglicht eine zuverlässige Umgebungswahrnehmung auf dem Gerät, wodurch Komplexität und Kosten reduziert werden.
MEMS Strahlablenkungseinheit
Das Herzstück des Blickfeld-LiDAR ist ein proprietärer Silizium-MEMS-Spiegel, der speziell für LiDAR-Anwendungen entwickelt wurde und eine hohe Auflösung, große Reichweite und ein weites Sichtfeld ermöglicht.
Zentimetergroße Spiegel
Um die von unseren Kunden geforderte Reichweite für ihre Anwendungen zu erreichen, wird eine besonders große Apertur benötigt. Blickfeld hat eine patentierte Technologie entwickelt, die es erlaubt, MEMS Spiegel mit einem Durchmesser von mehr als einem Zentimeter zu fertigen.
Dynamische Regelung
Dank der Blickfeld-eigenen Spiegel-Regelung, kann die vertikale Auflösung und die Framerate der LiDAR-Sensoren auch im laufenden Betrieb flexibel angepasst werden. Dies ermöglicht etwa die dynamische Definition von Fokus-Zonen, in denen detailliertere Daten erfasst werden.
Serienfertigung der Sensoren
Blickfeld stellt seine Spiegel mit Hilfe photolithographischer Produktionstechnologien her, die höchste Präzision auch bei großen Stückzahlen ermöglichen. In einem hochautomatisierten Prozess wird ein Standard-Silizium-Wafer gleichzeitig zu Hunderten von MEMS-Bauteilen verarbeitet – ein Verfahren, das in der Halbleiterindustrie seit Jahrzehnten angewandt und optimiert wird.
Laser-Detektor-Modul
Blickfeld hat ein patentiertes Laser-Detektor-Modul (LDM) für seinen LiDAR-Sensor entwickelt. Die optoelektronische Komponente ist so konzipiert, dass sie im Aufbau Automobilkameras ähnelt und auf hochvolumigen, hochpräzisen Produktionslinien hergestellt werden können, die denen für die Kameraproduktion ähnlich sind.
905 nm Laserdiode
Blickfeld LiDAR-Sensoren basieren auf einer 905 nm-Laserquelle. Diese Laserdioden sind kostengünstig und augensicher, können aber nur mit begrenzter Leistung eingesetzt werden. Der Aufbau der Blickfeld-Sensoren begegnet dieser Herausforderung durch die Verwendung einer ungewöhnlich großen Apertur, die eine bemerkenswert große Reichweite und ein breites Sichtfeld ermöglicht.
Streulichtunterdrückung dank koaxialem Design
Der Blickfeld-Aufbau ist koaxial, das heißt der optische Weg des Lichts ist sowohl auf dem Weg zum Objekt als auch zurück zum Detektor nahezu identisch. Als Folge davon werden nur die Photonen aus genau der Richtung gesammelt, in die der Laser geschickt wurde, und nur sehr wenig Hintergrundlicht eingefangen. Dies ermöglicht eine räumliche Filterung und führt zu einem sehr guten Signal-Rausch-Verhältnis, was wiederum zu einer großen Detektionsreichweite beiträgt.
SiPM – Solid State Silizium Detektoren
Die von Blickfeld verwendeten Silizium-Photovervielfacher sind Arrays aus parallel geschalteten SPADs, die über eine hohe Präzision beim Messen unter niedrigen Betriebsspannungen verfügen. Die dadurch gewonnene dynamische Bandbreite sorgt dafür, dass Blickfeld-LiDARs sowohl schwach reflektierende, weit entfernte Objekte als auch stark reflektierende Objekte in naher Distanz verlässlich detektieren.
Digitale Signalverarbeitung
Durch sorgfältige Signalverarbeitung, die Filterung, Korrelation und statistische Analyse der eintreffenden Photonen umfasst, bestimmt die Blickfeld-Software exakte Positionen im 3D-Raum. Die Blickfeld-Algorithmen laufen auf hochmoderner integrierter Rechenhardware.
Software
LiDAR-Sensoren produzieren Punktwolken, die die Sensorumgebung in 3D abbilden. Typischerweise können einzelne Punktwolken zehntausende Distanzpunkte (einzelne Abstandsmessungen) enthalten. So sind in ihnen zahlreiche wertvolle Umgebungsinformationen gespeichert. Ein Software-Stack extrahiert die abstraktere Informationen aus der Datenfülle und macht sie so einfach zugänglich und ermöglicht Umgebungswahrnehmung.
Smart LiDAR
Blickfeld Sensoren sammeln nicht nur detailreiche 3D-Daten, sondern berechnen durch On-Device Verarbeitung bereits auf dem Gerät angereicherte Informationen. Diese Vorverarbeitung geschieht durch einen im LiDAR integrierten, hoch performanten Computing-Chipsatz. Die Algorithmen-Bibliothek beinhaltet eine Vielzahl von Verarbeitungs-Features.
Datenverarbeitende Algorithmen
Der Blickfeld-Perception-Stack ist so konzipiert, dass sie für verschiedene Applikationen in Bereichen wie industrieller Automatisierung, Security und Crowd Analytics eingesetzt werden kann. Blickfeld-Algorithmen ermöglichen unter anderem Objekterkennung und -Zählung, Volumenberechnung sowie die Erkennung von Zoneneintritt.
Fusion von mehreren LiDAR Sensoren
Um auch größere Bereiche zu erfassen, können die Daten mehrerer Blickfeld LiDAR-Sensoren problemlos fusioniert werden. Das Tracking von Objekten funktioniert auch im Übergang zwischen Punktwolken verschiedener Geräte dank performanter Algorithmen reibungslos.
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Funktionen
Erkennung von Objekten, einschließlich Geschwindigkeitsinformationen. Objekte können nach Größe (klein, mittel, groß) klassifiziert werden.
Bewegungsbasierte Erkennung und Pfadverfolgung. Die Wege von getrackten Objekten werden auf der X-Y-Ebene dargestellt.
Zonenbasierte Zählung. Die Zähloptionen umfassen Gesamtzahl, durchlaufende Objekte und Objekte, die auftauchen und wieder verschwinden.
Belegungserkennung auf Basis konfigurierbarer Punktcluster.
Volumenerfassung auf Basis konfigurierbarer Punktcluster.
Konfigurierbare, Punktcluster-basierte Erkennung von Zoneneintritt und Alarmgenerierung.
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