TOF LiDAR: Eine Kernkomponente von Inspektionsrobotern

Projekthintergrund

Hochgeschwindigkeitsbahnhöfe sind wichtige Knotenpunkte des Hochgeschwindigkeitsnetzes und befördern täglich Zehntausende Passagiere und Tausende Waggons. Diese Bahnhöfe müssen täglich über Zehntausend Waggons einer detaillierten Inspektion unterziehen, was zweifellos eine gewaltige und mühsame Aufgabe ist. Aufgrund der besonderen Anforderungen des Hochgeschwindigkeitszugbetriebs werden Inspektionsarbeiten normalerweise in den frühen Morgenstunden geplant, um sicherzustellen, dass alle erforderlichen Kontrollen abgeschlossen sind, bevor die Züge ihren täglichen Betrieb aufnehmen.

Ein solcher Arbeitsplan bedeutet jedoch nicht nur großen Druck auf das Inspektionspersonal, sondern kann sich auch negativ auf die Qualität und Effizienz der Inspektionen auswirken. Darüber hinaus sind aufgrund der Einschränkungen bei manuellen Inspektionen einige versteckte Sicherheitsrisiken oft schwer rechtzeitig zu erkennen, was möglicherweise Risiken für den sicheren Betrieb von Hochgeschwindigkeitszügen birgt.

TOF LiDAR: A Core Component of Inspection Robots

Vorteile des Einsatzes von Inspektionsrobotern

Um die oben genannten Probleme zu lösen, ist es dringend erforderlich, Inspektionsroboter für intelligente Inspektionen einzuführen. Im Vergleich zu herkömmlichen manuellen Inspektionen bieten Inspektionsroboter mehrere deutliche Vorteile:

• Höhere Inspektionseffizienz: Inspektionsroboter können unabhängig von Zeit- und Wetterbedingungen rund um die Uhr kontinuierlich arbeiten, was die Inspektionseffizienz deutlich steigert.

• Reduzierte Arbeitskosten: Durch die Einführung von Inspektionsrobotern kann die Anzahl der Inspektionsmitarbeiter erheblich reduziert und so die Arbeitskosten gesenkt werden.

• Verbesserte Inspektionsqualität: Ausgestattet mit hochauflösenden Kameras und verschiedenen Sensoren können Inspektionsroboter umfassendere und detailliertere Prüfungen verschiedener Teile von Hochgeschwindigkeitszügen durchführen und so versteckte Sicherheitsrisiken erkennen.

• Datenübertragung in Echtzeit: Inspektionsroboter können Inspektionsdaten in Echtzeit an das Backend-System übertragen und so die Analyse und Verarbeitung durch das Personal erleichtern.

TOF LiDAR: Eine Kernkomponente von Inspektionsrobotern

Um sicherzustellen, dass Inspektionsroboter in komplexen und dynamischen Umgebungen stabil arbeiten, ist die Wahl der Technologie zur Hindernisvermeidung von entscheidender Bedeutung. Die TOF LiDAR-Serien LD-05D und LD-20D von DADISICK bieten mit ihrer außergewöhnlichen Erkennungsgenauigkeit und ihren Entstörungsfunktionen eine präzise Hindernisvermeidungssicherung und stellen sicher, dass Inspektionsroboter ihre Aufgaben in verschiedenen Umgebungen sicher und stabil ausführen können.

Beim Einsatz in Inspektionsrobotern kann das DADISICK Laserradar folgende Funktionen übernehmen:

• Präzise Hindernisvermeidung: Das DADISICK-Laserradar kann die Umgebung des Roboters in Echtzeit wahrnehmen, einschließlich stationärer Hindernisse und sich bewegender Fußgänger. Durch die genaue Berechnung der Entfernung und Geschwindigkeit von Zielobjekten kann der Roboter schnell Entscheidungen zur Hindernisvermeidung treffen und sicherstellen, dass während des Inspektionsprozesses keine Kollisionsunfälle auftreten.

• Datenübertragung in Echtzeit: Das DADISICK-Laserradar kann die erfassten Umgebungs- und Zielobjektinformationen auch in Echtzeit an das Backend-System des Roboters übertragen. Während des Inspektionsprozesses kann der Roboter den Abstand zu umgebenden Hindernissen in Echtzeit überwachen und analysieren, Kollisionen mit Hindernissen oder Personen vermeiden und die Qualität und Effizienz der Inspektionsarbeiten weiter verbessern.

Technische Daten	LD-05D	LD-20D
Funktionsprinzip	2D-TOF
IO-Ausgabe	NPN oder PNP
Arbeitsbereich	0,05 m ~ 5 m	0,05 m ~ 20 m
Laserquelle	905 nm (Klasse I)
Öffnungswinkel	270°
Scanfrequenz	15 Hz / 30 Hz
Winkelauflösung	0,1° / 0,3°
Selbstlernfunktion	Automatisches Scannen der Umgebung und Generieren von Bereichen
Elektrische Anschlüsse	Db15 Männlich / Scatter
Versorgungsspannung	Gleichstrom 9 V bis 28 V
Stromverbrauch	2 W
Schaltantrieb	Gleichstrom 30 V, 50 mA max.
Schalenfarbe	Gelb
Schutzart	IP65
Gewicht	150 g (ohne Kabel)
Abmessungen (L × B × H)	50 × 50 × 76 mm
Erkennbare Objektform	Fast jede Form
Messfehler	±30 mm	±30 mm
Anzahl der Feldsätze	16 Felder, 3 gleichzeitige Schutzfelder (pro Feldsatz)
Anschlussart	Micro-USB
Eingang	GND/NC × 4
Schaltausgang	NPN × 3, Gerätebetriebsstatus; PNP × 3, Gerätebetriebsstatus
Verzögerungszeit	100 ms ~ 10.000 ms (konfigurierbar), typischer Wert 330 ms
Ansprechzeit	15 Hz: 67 ms ~ 29.949 ms (konfigurierbar), typischer Wert 134 ms; 30 Hz: 33 ms ~ 29.997 ms (konfigurierbar), typischer Wert 66 ms
Statusanzeige	Statusanzeige × 1, Bereichsgruppenanzeige × 3
Vibrationsfestigkeit	10 – 55 Hz, Amplitude 0,75 mm, XYZ dreiachsig, 2 Stunden pro Achse; 50 – 200 Hz, 196 m/s² (20G), Scangeschwindigkeit 2 Min./Zyklus, XYZ dreiachsig, 2 Stunden pro Achse;
Umgebungstemperatur im Betrieb	-10 ℃ ~ +55 ℃
Lagertemperatur	-30 ℃ ~ +75 ℃
Umgebungslichtimmunität	＞15.000 Lux

Gepulste Time-of-Flight (TOF) Hochgeschwindigkeits-Distanzmesstechnologie

LD-05D und LD-20D sind Radarsysteme, die die Time-of-Flight-Technologie (TOF) verwenden. Ihre Kernkomponenten umfassen optische Systeme, mechanische Strukturen, elektronische Schaltkreise und Softwarealgorithmen. Während des Betriebs senden diese Radare über ihre eingebauten Laser einen Laserimpuls aus. Wenn der Laserimpuls auf die Oberfläche eines Objekts trifft, wird er zurückreflektiert und das reflektierte Lichtsignal wird von einem Empfänger erfasst. Das empfangene Signal wird dann von einem Zeitanalysemodul verarbeitet, das den Zeitunterschied zwischen der Emission des Lasers und dem Empfang des reflektierten Lichts genau misst. Unter Verwendung dieses Zeitunterschieds und der bekannten Lichtgeschwindigkeit kann die vom Licht im Raum zurückgelegte Entfernung berechnet und so die Position des Zielobjekts geschätzt werden. Dieser Prozess wird im Diagramm dargestellt:

Working principle of 2D TOF Safety Laser Scanner

Weitere Anwendungsszenarien von LiDAR

Der erfolgreiche Einsatz von Inspektionsrobotern an Hochgeschwindigkeitsbahnhöfen ist nur die Spitze des Eisbergs der weit verbreiteten Nutzung der LiDAR-Technologie. Mit kontinuierlichen technologischen Fortschritten und der Ausweitung der Anwendungsszenarien wird LiDAR bei verschiedenen Robotertypen eine wichtige Rolle spielen.

Industrieroboter: Im Industriesektor kann LiDAR Robotern dabei helfen, präzise Objekterkennungs-, Positionierungs- und Greiffunktionen zu erreichen. Durch das Scannen und Messen von Objekten in der Arbeitsumgebung können Roboter die Position und Ausrichtung von Objekten genau bestimmen und so präzise Operationen und Verarbeitungen ermöglichen.

Serviceroboter: Im Servicebereich kann LiDAR Robotern dabei helfen, autonom zu navigieren, Wege zu planen und Hindernissen auszuweichen. Durch die Echtzeiterfassung und das Verständnis der Umgebung können Serviceroboter den Benutzern ein intelligenteres und bequemeres Serviceerlebnis bieten.