LiDAR-System: Was es ist und seine wichtigsten industriellen Anwendungen

Das LiDAR-System ist eine Technologie, die die Art und Weise, wie Umgebungsdaten erfasst und verarbeitet werden, grundlegend verändert. Es wurde ursprünglich in Geodaten- und Automobilanwendungen eingesetzt und gewinnt aufgrund seiner Fähigkeit, zweidimensionale und dreidimensionale Karten mit hoher Genauigkeit zu erstellen, zunehmend an Bedeutung in Lagern und Vertriebszentren.

In diesem Beitrag erklären wir, was das LiDAR-System ist, wie es funktioniert und welche Hauptanwendungsbereiche es in der Logistik und Industrie gibt.

Was ist das LiDAR-System?

Das LiDAR-System (Light Detection and Ranging) ist eine Fernerkundungstechnologie, mit der Entfernungen mithilfe von Laserlichtimpulsen mit hoher Genauigkeit gemessen werden können. Das LiDAR-System dient zum Scannen von Oberflächen, zum Erkennen von Objekten und zum Erstellen dreidimensionaler Darstellungen der Umgebung. Dieses System wird mittlerweile in Bereichen wie Landwirtschaft, Automobilindustrie, Robotik und seit kurzem auch Logistik und Intralogistik eingesetzt.

LiDAR ist Teil einer Reihe von Technologien zur räumlichen Wahrnehmung, zu denen auch Ultraschallsensoren, Kameras mit SLAM-Technologie (Simultaneous Localization and Mapping) und auf Computer Vision basierende Systeme gehören. Im Gegensatz zu Ultraschall, der akustische Wellen nutzt und nur eine begrenzte Reichweite hat, zeichnet sich LiDAR durch seine hohe Auflösung, Erfassungsgeschwindigkeit und Einsatzfähigkeit in Umgebungen mit schlechten Lichtverhältnissen oder widrigen Bedingungen aus.

Es gibt verschiedene Arten von LiDAR-Systemen, die hauptsächlich nach dem Scanmodus, der Einsatzplattform und der Sensortechnologie klassifiziert werden. Jede Kombination entspricht dabei spezifischen Anforderungen hinsichtlich Reichweite, Genauigkeit, Erfassungsgeschwindigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen.

Wie funktioniert ein LiDAR-Sensor?

Ein LiDAR-Sensor sendet Laserlichtimpulse aus und misst die Zeit, die diese Impulse benötigen, um von Objekten reflektiert zu werden und zum Sensor zurückzukehren. Bei diesem Prinzip kommt die klassische Formel zur Berechnung der Entfernung unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit zum Einsatz: Da die Geschwindigkeit des Lasers (ca. 300.000 km/s) und die Hin- und Rücksendezeit des Impulses bekannt sind, kann der Sensor die Entfernung zum Objekt zuverlässig berechnen.

Der Prozess umfasst drei Hauptphasen:

1. Ausgabe des Laserimpulses. LiDAR-Sensoren können Millionen von Impulsen pro Sekunde in eine bestimmte Richtung aussenden.
2. Reflexion des Impulses. Diese Impulse treffen auf Oberflächen oder Objekte in der Umgebung – wie Gebäude, Bäume, Fahrzeuge oder den Boden – und werden zurück zum Sensor reflektiert.
3. Empfang und Berechnung. Der Sensor registriert die Zeit zwischen der Aussendung und dem Empfang der einzelnen Impulse. Anhand dieser Daten berechnet das System die Entfernung und erstellt eine 2D- und 3D-Punktwolke, die die Umgebung mit hoher Genauigkeit abbildet.

LiDAR-Scanner können auf mobilen Geräten (Fahrzeugen, Drohnen, Robotern) oder an festen Stellen installiert werden und drehen sich oder scannen in mehrere Richtungen, um dreidimensionale Informationen über die Umgebung zu erfassen.

Welche Anwendungsmöglichkeiten gibt es für LiDAR?

Dank ihrer Fähigkeit, detaillierte 2D- und 3D-Karten in Echtzeit zu erstellen, hat sich die LiDAR-Technologie in vielen Branchen als unverzichtbares Hilfsmittel etabliert. Zwar wurde es ursprünglich in Bereichen wie Vermessungswesen und Geologie eingesetzt, doch heute hat sich seine Verwendung auf Branchen wie Logistik, industrielle Automatisierung und Mobilität ausgeweitet.

• Navigation autonomer Fahrzeuge. AGV-Fahrzeuge (Automatic Guided Vehicles) und AMR (Autonomous Mobile Robots) verwenden LiDAR-Sensoren zur Erkennung von Hindernissen, zur Routenverfolgung und für den sicheren Betrieb in Logistikzentren oder Fabriken.
• Drohnen. Diese mit LiDAR-Sensoren ausgestatteten Luftfahrzeuge führen luftgestützte Inspektionen von Infrastrukturen durch, überwachen landwirtschaftliche Flächen oder modellieren Gelände mit hoher Präzision.
• Smartphones und Tablets. Einige Mobilgeräte verfügen über integrierte LiDAR-Sensoren zur Verbesserung der Augmented Reality (AR), zum Scannen von Räumen und zur schnellen Durchführung dreidimensionaler Messungen.
• Automobilindustrie. In autonomen Fahrzeugen wird LiDAR zur Erkennung von Fußgängern, anderen Verkehrsmitteln und Umgebungselementen eingesetzt, um die Sicherheit und Navigation zu verbessern.
• Bauwesen und Architektur. Der LiDAR-Sensor wird in Drohnen, Bodenscannern oder mobilen Geräten installiert, um Gebäude zu scannen, 2D- und 3D-Pläne zu erstellen und Bauarbeiten zu verfolgen.

Dank seiner Vielseitigkeit ist LiDAR eine unverzichtbare Technologie für die Digitalisierung physischer Umgebungen, die Optimierung von Abläufen und die Steigerung der Effizienz in zunehmend vernetzten Branchen.

Das LiDAR-System in der Logistik

Im Bereich Logistik wird das LiDAR-System hauptsächlich in AMRs, AGVs und Lagersystemen eingesetzt. Es optimiert die Navigation, vermeidet Hindernisse, automatisiert die Bestandskontrolle und maximiert die Raumnutzung in Lagern.

Autonome mobile Roboter (AMR) mit LiDAR-Sensoren können sich sicher im Lager bewegen, Hindernissen ausweichen und sich an Veränderungen in der Umgebung anpassen. So verfügen beispielsweise die AMRs von Mecalux über LiDAR-Technologie, die eine präzise, sichere und effiziente Navigation gewährleistet – selbst in dynamischen Umgebungen mit ständigem Verkehr von Personen und Geräten. Diese Technologie wird häufig mit SLAM-Navigationssystemen kombiniert, mit denen Roboter Karten ihrer Umgebung erstellen und sich darin ohne externe Infrastruktur orientieren können. 

Darüber hinaus scannen einige Drohnen und Roboter mithilfe von LiDAR Regale und überprüfen den Lagerbestand ohne menschliches Zutun, was die Bestandsverwaltung erleichtert.

Die Implementierung des LiDAR-Systems in Logistikumgebungen bietet insgesamt zahlreiche Vorteile, die die betriebliche Effizienz steigern und die Automatisierung von Prozessen fördern.

LiDAR, eine Schlüsseltechnologie für die Logistik der Zukunft

Das LiDAR-System hat sich als Schlüsseltechnologie für die Automatisierung von Lagern und Logistikzentren etabliert. Dank seiner Fähigkeit, Karten zu erstellen, Hindernisse zu erkennen und genaue Daten in Echtzeit zu liefern, ist es ein effizientes Instrument zur Verbesserung der Produktivität, Sicherheit und Anpassungsfähigkeit logistischer Abläufe. LiDAR eröffnet in einer zunehmend technologiegetriebenen Branche neue Möglichkeiten, die Intralogistik durch intelligente und vernetzte Lösungen grundlegend zu verändern.