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Thema: Lidar

  1. #1
    Benutzer Stammmitglied
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    Lidar

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    Das Prinzip ist eigentlich einfach:
    Man nehme einen IR-Laser, lasse ihn pulsieren und messe mit einer Photodiode wie lange ein jeder Puls braucht um zurückzukommen.
    Den Abstand kann man dann ja mit der Lichgeschwindigkeit ausrechnen.
    Das Problem ist eigentlich "nur", dass man wohl keine Uhr hat die so schnell messen kann.
    Wobei: Mit den 16MHz könnte man ja theoretisch auf 1/16000000 Sekunden genau zählen.
    Mit der Lichtgeschwindigkeit multipliziert wäre das ja eine Genauigkeit von ~2cm.
    Glaubt ihr das könnte funktionieren?

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte Avatar von ikarus_177
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    Hi,

    vom Prinzip her müsste es schon funktionieren (ein US - Sensor macht ja eigentlich auch nichts anderes), ABER die Photodiode wird wahrscheinlich auch sowas wie eine Reaktionszeit haben, und bei den großen Geschwindigkeiten wirkt sich eine kleine Verfälschung der Messung schon drastisch aus

    Viele Grüße

  3. #3
    Benutzer Stammmitglied
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    Das mit der Reaktionszeit müsste man halt vorher ausmessen und hoffen, dass die Reaktionszeit der Photodiode immer annähernd die gleiche ist. Das Hautproblem, dass ich sehe ist, ob man überhaupt eine Chance hat mit dem AVR eine solch genaue Zählung hinzubekommen.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Nein, du hast einen Rechenfehler drin, es sind 19 METER, die das Licht zwischen zwei Impulen einer 16Mhz Abfragerate zurücklegt.

    grüsse,
    HANNES

  5. #5
    Benutzer Stammmitglied
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    Ooops, ja richtig.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Die Messung direkt mit dem AVR wird also nicht gehen. Dafür gibt es aber Spezielle Zeit-Digitalwandler ICs. Eine andere Möglichkeit ist es aus der Pulsdauer eine analoge Spannung zu machen und dann analog zu messen. Einfach ist das ganze aber nicht, das ist eher ein sehr fortgeschrittenes Projekt. Als Empfänger wird man mit einer normalen Fotodiode auch nicht auskommen, es sei denn man will die Entfernung zu einem extra Reflektor messen.

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Moin,
    Handelsübliche Lidar-Systeme benutzen einen Laser, der mit mehreren Ampere gepulst wird, dadurch bekommt man eine gute Lichtausbeute auf dem Ziel. Davon werden je nach Material vielleicht 40-60% in den Raum gestrahlt, der Rest absorbiert. Nur von diesen 40-60% lebt das Lidar System (ohne Reflektor). Dann hat man auf der gleichen Achse eine Empfangslinse liegen, die mit ihrer Fläche Licht sammelt und auf eine Photodiode fokussiert. D.h. je größer die Linse, umso mehr Licht hat man auf der Photodiode. Das braucht man auch, denn was an der Photodiode ankommt, ist nurnoch im µW-Bereich. Um kleine Reaktionszeiten zu erhalten, bietet sich eine kleine Diode an, man muss dann aber auch genau genug fokussieren. Der Transimpedanzverstärker, um den Photostrom in ne Spannung zu verwandeln, muss sehr schnell sein und dennoch ausreichend Verstärkung liefern.
    In der Praxis nimmt man dann noch eine Modulation dazu: Die Laufzeitmessung mit digitalen Schaltungen ergibt einige cm Genauigkeit, für das zusätzliche Tüpfelchen nimmt man oft Technik aus dem Mobilfunkbereich. Handytechnik mit 0,9Ghz. Das Lichtpaket wird damit noch moduliert. Im Empfänger kann mit ner PLL oder so der Phasenversatz des gesendeten und Empfangenpakets bestimmt werden, das erlaubt dann bis in den Bereich von 3mm auf 80m zu kommen.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    > "Nur von diesen 40-60% lebt das Lidar System"
    Viel weniger, weil der größte Teil nicht in der Linse landen wird.

    > "3mm"
    Bei welcher Wellenlänge bitte?
    Ich denke man befindet sich da im niedrigen µm-Bereich wenn man mit Phasenmessungen arbeitet. Wenn die Laufzeitmessung dann nicht auf 0,5 Lambda oder so genau ist, bringt dir die Phasenmessung auch keinen Vorteil mehr.
    Vgl. GPS... Das arbeitet auch mit der Lichtgeschwindigkeit.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Die Wellenlänge der laser wird wohl zwischen 980 nm und 635 nm liegen, denn das gibts gut Halbleiterlaser und detektoren. Die Detektoren sind zum Teil Lawinendioden, also schon mit Verstärkung drin.

    Die Phasenmessung bezieht sich wohl auf die Modulation, nicht die Wellenlänge des Lasers. Wenn man so weit geht auch die Phase des Lasers mit zu messen, wäre man im nm Bereich.

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Sorry, hab ich vercheckt. Mit Modulation geht's natürlich...

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