3D-Kamera

Das Fraunhofer ISIT hat im Bereich der optischen MEMS eine 3D-Kamera mit einer Tiefenauflösung von wenigen Millimetern auf Basis von 2D-MEMS-Scannern entwickelt. Die bisher bestehenden 3D-Bildgebungssysteme, die auf Focal-Plane-Arrays mit modulierten Lichtquellen basieren, leiden unter begrenzter Auflösung, einem relativ hohen Energieverbrauch der Lichtquellen und möglichen Interferenzen mit anderen Systemen, wodurch sie den aktuellen Anforderungen, wie z. B. im Bereich des autonomen Fahrens, nicht gerecht werden. Diese Einschränkungen können durch die Verwendung eines MEMS-Scanners mit einem gerichteten Laserstrahl überwunden werden.

Aktuelle LiDAR-Scansysteme mit elektrostatischen MEMS erreichen einen Scanwinkel von 40° in beide Richtungen, während die neue Generation piezoelektrisch angetriebener MEMS-Scanner des Fraunhofer ISIT aufgrund des hohen Drehmoments, das das piezoelektrische Material liefert, im resonanten Betrieb extreme optische Scanwinkel nahe 180° erreichen kann. Die erreichbare Scan-Geschwindigkeit und die Fähigkeit, zwei Scan-Achsen in einem sehr kompakten Gerät zu integrieren, sind grundlegende Vorteile von MEMS-Scannern gegenüber herkömmlichen galvanometrischen Scannern. Zudem ermöglichen das spezielle Design und das verwendete Material der Spiegelantriebe sehr lange Laufzeiten und sind unempfindlich gegenüber äußeren Schwingungen.

Spezifikationen:

• Auflösung: 450 Pixel x 450 Pixel
• Bildrate: 6 fps (derzeit durch die Betrachtungssoftware begrenzt)
• Detektionsbereich: 0,1 m - 8 m
• Relative Tiefenmessgenauigkeit: 5 mm - 10 mm
• Abtastrate: 80 MHz
• UDP-Ethernet-Schnittstelle
• Der Laserstrahl wird unter einem Winkel von 22,5° auf den Abtastspiegel gerichtet

Der MEMS-Scanner des Fraunhofer ISIT kam bereits in dem Verbundprojekt Wide-Angle-LiDAR zum Einsatz, in dem ein hochauflösendes Weitwinkel-LiDAR-System zur Fahrzeugumfelderkennung realisiert wurde. Die Pulslaserquelle inklusive einer Steuerelektronik lieferte das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik FBH, das Fraunhofer IMS entwickelte eine Fangoptik mit einer Vorverarbeitungselektronik. Die Integration der einzelnen Komponenten zu einem vollständigen System übernahm das Unternehmen OQmented, eine Ausgründung aus dem Fraunhofer ISIT.

Mehr Informationen dazu finden Sie auch direkt auf der Seite des in der FMD kooperierenden Instituts Fraunhofer ISIT:

https://www.isit.fraunhofer.de/de/mems-anwendungen/optische-systemen-neu/3d-kamera-Neu.html