Eine Frage der Perspektive: 2D-LiDAR-Sensoren oder 3D-Kameratechnologien?

Werner Zipperer, Market Product Manager Industrial Safety Systems bei Sick Österreich, meint, dass gegenwärtig die Hochphase der 2D-LiDAR-Lösungen – vor allem in Kombination mit Safety-Aufgaben – herangebrochen ist.

2D-LiDAR-Sensoren sind seit einigen Jahren Stand der Technik, sehr präzise und können Entfernungen exakt vermessen. Sie arbeiten auch noch bei schlechten Lichtverhältnissen höchst zuverlässig. Diese Eigenschaften machen sie zu einer beliebten Wahl für die Erkennung von Hindernissen bzw. zur sicheren Erkennung von Personen bis PLd. Die sehr dichte 2D-Punktewolke bei geringen Winkelauflösungen unterstützt darüber hinaus die Navigation in dynamischen Umgebungen mit hohem Verkehrsaufkommen.

Sick bietet ein breites Portfolio sicherer Kamerasysteme an, die in unterschiedlichsten Anwendungen Platz finden.

Die Grenzen der Anwendung

2D-LiDAR-Sensoren können jedoch nur ein begrenztes Sichtfeld abdecken und sind auf die Erfassung von Objekten in einer Scanplan-Ebene beschränkt. Dies bedeutet, dass sie möglicherweise nicht in der Lage sind, Objekte zu erkennen, die sich oberhalb oder unterhalb ihrer Ebene befinden. Das stellt eine Herausforderung dar, wenn etwa mit Staplerfahrzeugen operiert wird, die mit ihren Gabeln zum Teil in elevierten oder nach hinten gekippten Positionen fahren. In solchen Situationen spielt die sichere und nicht sichere 3D-TOF-Kameratechnologie ihre Stärken aus.

Sensoren von Sick messen präzise und können Entfernungen exakt vermessen.

Weiter Blick

Eine 3D-Kamera kann ein ca. 70° x 60° „field of view“ der Umgebung bereitstellen und Objekte in verschiedenen Ebenen erkennen. Das macht sie ideal für den Einsatz in Umgebungen mit vielen Hindernissen oder unvorhersehbaren Situationen. Blindbereiche, die mit der klassischen 2D-Technologie oft nicht erfasst werden konnten, gehören damit der Vergangenheit an.

Es gibt sicherheitsgerichtete 3D-TOF-Kamerasysteme als Typ2/PLc-Sensoren, die für spezifische Absicherungsaufgaben von mobilen Plattformen gemäß ISO 3691-4 eingesetzt werden können. Darüber hinaus liefern sie eine funktionale 3D-Punktewolke, die man zum Beispiel für Anwendungen wie eine Ladungserkennung, Antikollision, Navigation und vieles mehr programmieren kann. Daher steigen auch die Anforderungen an Kamera-Edge-Devices mit skalierbarer GPU-Power und einem soliden Industriedesign. Denn es wird immer wichtiger, die Datenmengen auch in Echtzeit verarbeiten und auswerten zu können.

2D-LiDAR vs. Kamera?

Aus meiner Sicht erleben wir gegenwärtig die Hochphase der 2D-LiDAR-Lösungen – vor allem in Kombination mit Safety-Aufgaben. Ich sehe jedoch einen starken Trend in Richtung 3D- Kameratechnologien – je nach Aufgabenstellung in TOF- oder Stereo-Ausführung. Das höre ich auch in vielen meiner Gespräche mit Entwicklern aus dem Bereich Logistikautomatisierung. Zudem wird sich die Safety-Performance der Kamera-Hardware um einen weiteren Schritt erhöhen – auf Typ3/PLd. Das entspricht dann dem Sicherheitsniveau der Laserscanner, was eine Ablöse vieler 2D-LiDAR-Scanner durch Kameras erwarten lässt.

Rechnet sich das?

Bleibt also noch die Betrachtung des kaufmännischen Aspekts. Man sieht, dass 3D-TOF- Kameratechnologie schon heute zu durchaus leistbaren Konditionen erhältlich ist. Aufgrund steigender Stückzahlen und zunehmender Akzeptanz am Markt gehe ich von einem künftig noch attraktiveren Preis-Leistungs-Verhältnis aus. Berücksichtigt man dann auch noch die Funktionalitäten und die Flexibilität der neuen Hardware, wird das der 3D-Perception Sensor- Technologie aus meiner Sicht in Kürze zum großen Durchbruch verhelfen. Kameralösungen werden daher immer öfter zum Einsatz kommen – aber nicht immer.