LIDAR
Ein LIDAR-System (Light Detection and Ranging) dient der Erzeugung dreidimensionaler Bilder der Umgebung und der Bestimmung temporärer Abstands- und Geschwindigkeitsmessungen. Anwendung findenLIDAR-Systeme z.B. in der Automobilindustrie, um zukünftig autonomes Fahren zu ermöglichen und, das Fahrzeug umgebende, Objekte zu detektieren. Neben fahrenden Kraftfahrzeugen, können so z.B. auch Fußgänger erfasst werden, was die Sicherheit für Passanten steigert. Auch in der Agrarwirtschaft, Meteorologie oder der Ozeanographie kommen LIDAR-Systeme zum Einsatz. So können mittels LIDAR 3D Höhenkarten einer Agrarfläche erstellt werden, die Agrarwirtschaftlern Daten über die Neigung und die Sonneneinstrahlung bereitstellen. Die daraus gewonnenen Informationen geben Auskunft über die Notwendigkeit von Bewässerung oder Düngung in einzelnen Anbaugebieten, für eine verbessere Wirtschaftlichkeit. In der Meteorologie werden LIDAR-Systeme genutzt, um atmosphärische Parameter, wie z.B. Wasserdampf oder das Verhalten von Wolken zu analysieren. In der Ozeanographie kommen LIDAR-Systeme z.B. zur Bestimmung von Meerestiefen zum Einsatz. Die Anwendungsgebiete sind weitreichend und vielschichtig.
In der Automobilindustrie funktionieren LIDAR-Systeme nach folgendem Prinzip: Vom LIDAR-System wird ein gepulster Laserstrahl über Laserdioden emittiert, der auf einen Konverter trifft. Der Konverter wandelt das einfallende blaue Laserlicht in für das menschliche Auge angenehmes weißes Licht um. Das ausgesandte weiße Licht wird von den umliegenden Objekten zurückgeworfen. Eine Multispektralkamera, die das Licht mehrerer Wellenlängen aufnehmen kann, empfängt das zurückgeworfene Lichtsignal. Die Zeit, vom Zurückwerfen des Lichtstrahls bis zur Detektion, wird zur Auswertung herangezogen und gibt Aufschluss über die Distanzen und Geschwindigkeiten umliegender Objekte.
LIDAR-Systeme und die darin verbauten Optiken müssen verschiedenen Umwelteinflüssen wie z.B. extremer Hitze, Kälte und Verschmutzungen trotzen und zeitgleich eine sehr komprimierte, aber dennoch leistungsstarke Bauweise aufweisen. Eine Lösungsmöglichkeit stellen z.B. Asphären dar, die sehr gute Abbildungseigenschaften besitzen und optische Systeme - im Vergleich zu sphärischen Linsen - verkürzen. Die Beständigkeit der Optiken kann bei asphericon durch spezielle Umwelttests garantiert werden. Eine weitere Lösung sind Freiformflächen-Systeme. Dem Miniaturisierungstrend folgend, dienen diese -Systeme einer effektiven Weiterleitung von Strahlen bei zeitgleich reduzierter Fertigungsgröße für möglichst wenig Bauraum. Freiformsysteme bestehen mind. aus einer Fläche, die als Freiform designt wurde. Zeitaufwändiges Justieren entfällt durch diese Bauart. Zusätzlich werden die Abbildungseigenschaften verbessert, da die Symmetrie, im Vergleich zu einem Linsensystem, aufgebrochen ist. Ein solches Freiformflächensystem kann in der LIDAR-Systematik beste Ergebnisse erzielen.
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