2D laserscanners
Twee-dimensionale niet-contact afstandsmetingsysteem
2D-laserscanners, ook bekend als LiDAR (Light Detection and Ranging) sensoren, zijn tweedimensionale contactloze afstandsmetingsystemen. Om 2D-profielen van de omgeving vast te leggen, worden de 2D-laserscanners van Hokuyo Automatic in combinatie met een infrarood-laserstraal gebruikt.
Laserscanners zenden zeer korte lichtpulsen uit, meten de tijd die het kost voordat de pulsen heen en weer zijn gegaan naar het object en berekenen hieruit de afstand.
Daarnaast meet de scanner de hoek waarin de pulsen worden uitgezonden, waardoor een profielafbeelding van de volledige omgeving, inclusief alle objecten, wordt gegenereerd. Dit proces kan 100+ keer per seconde worden herhaald, afhankelijk van het specifieke model van de scanner. Hierdoor kunnen zeer gedetailleerde beelden van de omgeving worden verkregen, die vervolgens kunnen worden gebruikt voor objectherkenning, navigatie van autonome voertuigen en robots, haventechnologie, drones en industriële toepassingen.
Kenmerken 2D laserscanners:
- Hoog bereik tot 120 meter
- Geschikt voor zowel binnen- als buiten toepassingen
- Hoge hoekresolutie van 0,125 graden tot 1 graad
- Hoge scansnelheid
- Compact en lichtgewicht: 130 gram / 50×50×70mm
- Hoge betrouwbaarheid en bestand tegen trillingen en schokken
- Geschikt voor toepassing binnen én buiten
Afhankelijk van het model scant de laserscanner van Hokuyo een detectiegebied tot 120 m en een hoekbereik tot 270°.
Hoe werkt een laserscanner?
Een laserscanner, ook wel bekend als LiDAR (Light Detection and Ranging), is een geavanceerd apparaat dat gebruikmaakt van lasertechnologie om de afstand tot objecten in de omgeving te meten en gedetailleerde kaarten te genereren. Het functioneert op basis van het tijd-van-vlucht principe. Hier is een uitgebreidere uitleg over hoe een laserscanner werkt:
- Lasersignaal uitzenden: De laserscanner zendt een korte puls van laserlicht uit naar een object of oppervlak. Deze puls is meestal een infrarood lichtsignaal, dat onzichtbaar is voor het menselijk oog.
- Reflectie van het lasersignaal: Wanneer het uitgezonden lasersignaal het object raakt, wordt een deel van het licht gereflecteerd en teruggekaatst naar de sensor van de laserscanner.
- Detectie van het gereflecteerde signaal: De sensor van de laserscanner, vaak een fotodetector genoemd, ontvangt het gereflecteerde lichtsignaal en registreert de tijd die het licht nodig heeft gehad om van de scanner naar het object en weer terug te reizen.
- Afstandsberekening: Omdat de lichtsnelheid constant is, kan de scanner de afstand tot het object berekenen door de tijd die het licht nodig heeft gehad om te reizen te vermenigvuldigen met de lichtsnelheid en deze vervolgens te delen door twee.
- Scanning in meerdere richtingen: De laserscanner draait of zwenkt tijdens het scannen om de laserstraal in verschillende richtingen te richten. Dit stelt het apparaat in staat om afstanden naar meerdere objecten en oppervlakken in de omgeving te meten.
- Gegevensverwerking: De verzamelde afstandsgegevens worden vervolgens verwerkt door de software van de laserscanner, die de metingen omzet in een puntenwolk. Dit is een verzameling driedimensionale punten die de vorm en positie van objecten in de omgeving weergeven.
- 3D-modellering en visualisatie: Voor 3D-laserscanners wordt de puntenwolk verder verwerkt om een gedetailleerd 3D-model van de omgeving of het object te creëren. Dit model kan vervolgens worden gevisualiseerd, geanalyseerd en gebruikt voor verschillende doeleinden, zoals planning, ontwerp, inspectie of navigatie.
Toepassingen voor Hokuyo 2D-laserscanners
AVG toepassing: Laserscanners op AGV's (Automated Guided Vehicles) spelen een belangrijke rol bij het navigeren en detecteren van obstakels in industriële omgevingen. Daarnaast worden de laserscanners gebruikt voor het navigeren richting de sleuven van pallets etc.
Robotica: Hokuyo's 2D-laserscanners worden veel gebruikt in de robotica voor navigatie en obstakeldetectie. Ze helpen robots om hun omgeving in kaart te brengen en te begrijpen, zodat ze autonoom kunnen bewegen zonder met objecten te botsen.
Beveiligingssystemen: In beveiligings- en bewakingssystemen kunnen deze scanners worden gebruikt voor indringerdetectie. Ze kunnen een vooraf gedefinieerd gebied bewaken en een alarm activeren als er ongebruikelijke activiteit wordt gedetecteerd.
Industriële automatisering: In fabrieken en magazijnen worden 2D-laserscanners gebruikt om verschillende processen te automatiseren, zoals het palletiseren, sorteren en inspecteren. Ze kunnen ook worden gebruikt voor veiligheidstoepassingen, waarbij ze de aanwezigheid van mensen of objecten detecteren op het pad van bewegende machines.
Landbouw: In precisielandbouw kunnen 2D-scanners autonome landbouwmachines helpen sturen, wat zorgt voor een nauwkeurige toepassing van zaden, water en meststoffen en het vermijden van obstakels in het veld.
Video: Angular resolution test UST 10LX H01 and UST 10LX H02 - Hokuyo Automatic laser scanner
Laserscanner oplossing voor havens
Efficiënte oplossingen voor containerterminals, kraansystemen en meer.
Efficiënte handling van containers wordt steeds belangrijker. Onze laserscanners helpen bij het verbeteren van efficiëntie, productiviteit en veiligheid. Het toenemende niveau van automatisering in containerterminals en de grote vraag naar risicoreductie zijn de belangrijkste uitdagingen voor havenexploitanten wereldwijd. Op dit gebied helpen onze laserscanners bij het detecteren, meten en voorkomen van botsingen, ontworpen voor objecten en machines zoals kranen, containers, transportvoertuigen, kraanarmen en andere soorten apparatuur.
Het assortiment van Hokuyo maakt nauwkeurig stapelen van containers en optimale positionering van trucks of straddle carriers mogelijk. Door de exacte positiebepaling kan ook hier een hoog veiligheidsniveau worden gegarandeerd en de belading worden geoptimaliseerd.
Positie bepalen van containers op containerterminals
LiDAR wordt geïnstalleerd voor het meten van de positie van containers op containerterminals en versnelt en verbetert de efficiëntie van de vrachtverwerking waar automatisering en op afstand bedienen vorderingen maken. Sensoren worden gebruikt om de positie van containers te detecteren, met als doel de efficiëntie van portaalkranen (RTG) te verbeteren tijdens het overslaan van containers op een havenfaciliteit.
.png "Laserscanner oplossing voor havens - Laserscanners Hokuyo")
Hokuyo 2D-laserafstandsmeters - LiDAR voor industriële toepassingen
Laserscanner op AGV's
Laserscanners op AGV's (Automated Guided Vehicles) spelen een belangrijke rol bij het navigeren en detecteren van obstakels in industriële omgevingen. Deze geavanceerde sensoren maken gebruik van laserstralen om nauwkeurig de afstanden tot objecten in de omgeving te meten.
Real-time informatie
Door de snelle en nauwkeurige gegevensverzameling kunnen laserscanners real-time informatie leveren over de omgeving van het AGV, waardoor het voertuig veilig en efficiënt kan bewegen. Met hun hoge precisie en betrouwbaarheid stellen laserscanners van Hokuyo AGV's in staat om obstakels te vermijden, paden te plannen en zelfs interactie te hebben met andere machines en werknemers in de omgeving. Dit verbetert niet alleen de veiligheid, maar ook de productiviteit en efficiëntie van geautomatiseerde logistieke processen.
Als er een veiligheidscategorie vereist is, is de UAM-serie geschikt. Als er geen veiligheidscategorie vereist is, is de UST-serie geschikt.
Veilige laserscannners
Voorheen werden sensoren apart geïnstalleerd voor het detecteren van obstakels en het herkennen van de omgeving, maar de veiligheidsscanner UAM-05-serie kan zowel omgevingsmeetgegevens uitvoeren als obstakels detecteren, waardoor beide toepassingen mogelijk zijn met één enkele sensor. Lees meer over laserscanners voor machineveiligheid.
Laserscanners voor zelfrijdende voertuigen (AGV)
Laserscanners op drones
Drones hebben de afgelopen jaren een enorme vlucht genomen en vinden steeds meer toepassingen in diverse industrieën. Een van de ontwikkelingen op dit gebied is de integratie van laserscanners op drones. Deze technologie stelt drones in staat om zeer gedetailleerde en nauwkeurige gegevens van de omgeving in kaart te brengen. De laserscanners van Hokuyo zijn dankzij hun compacte afmeting en lichtgewicht uitermate geschikt voor toepassing op drones.
Toepassingsgebieden laserscanners op drones:
- Terreinmodellering: Gedetailleerde hoogtekaarten en 3D-modellen genereren van terrein voor landmeten, stadsplanning, overstromingsmodellering en natuurbehoud.
- Inspectie van hoogspannigsmasten: Inspecteren van transmissienetwerken voor elektriciteit.
- Inspecties van gebouwen en infrastructuur: Gedetailleerde 3D-modellen van gebouwen, waardoor structurele afwijkingen en schade kunnen worden geïdentificeerd.
- Monitoring van bruggen en infrastructuur: Monitoren van bruggen, dammen en andere infrastructuurelementen, waardoor potentiële problemen snel kunnen worden opgespoord en aangepakt.
- Precisielandbouw: Nauwkeurige metingen en analyses van gewasgezondheid, bodemvochtigheid en plantdichtheid.
- Milieumonitoring: Monitoren van ecosystemen, het detecteren van veranderingen in vegetatie en het identificeren van milieuproblemen zoals ontbossing of bodemerosie.
Applicatievoorbeelden 2D laserscanners
 |
 |
 |
 |
| Inspectie van de werkinsertie bij industriële robots | Positiemeting van een ijzeren spoel. | Veiligheidsmaatregelen voor het binnendringen van een arm in een machine | Aanwezigheidsdetectie in gevaarlijke gebieden |
 |
 |
 |
 |
| Meting van de resterende hoeveelheid grondstoffen bij staalfabrieken | Detectie van volledige belading (gebrek aan belading) bij het laden van pallets | Deflectiedetectie bij het snijden van staalplaten | Benaderingsdetectie voor een portaalkraan |
Het verschil tussen 2D- en 3D-laserscanners
3D Laserscanners
3D laserscanners gaan een stap verder in deze technologie. Ze meten niet alleen de afstand tot omliggende objecten, maar geven ook een driedimensionale weergave van die objecten. Deze mogelijkheid maakt ze perfect voor een breder scala aan toepassingen, waaronder 3D-modellering, bouwplanning, behoud van cultureel erfgoed en autonome voertuignavigatie.
Het belangrijkste verschil tussen 2D- en 3D-laserscanners ligt in de dimensionaliteit van de gegevens die ze leveren. Terwijl 2D-scanners platte profielen vastleggen, genereren 3D-scanners een volledig driedimensionaal model van de gescande omgeving, wat zorgt voor extra diepte en detail.
Wanneer is een 2D-laserscanner de geschikte oplossing?
2D-laserscanners zijn geschikt voor toepassingen die 2D-profilering en afstandsmeting vereisen, zoals objectdetectie, botsingsvermijding en binnenhuisinventarisatie. Ze zijn ook ideaal voor toepassingen met beperkte budgetten, omdat ze over het algemeen minder duur zijn dan hun 3D-tegenhangers.
Wanneer is een 3D-laserscanner de geschikte oplossing?
3D-laserscanners zijn de aangewezen oplossing wanneer een gedetailleerde, driedimensionale weergave van een omgeving of object vereist is. Ze zijn ideaal voor toepassingen zoals terreinmapping, automobielindustrie en autonome voertuigen en drones.
3D laserscanner - 3D-LIDAR sensor
Waar 2D scanners horizontaal scannen, scannen de 3D-LIDAR sensoren (ook 3D-laserscanners) van Hokuyo vrijwel hun hele omgeving op al dan niet bewegende delen. De laserscanner maakt gebruik van een gepulseerde laserstraal met TOF-principe om de afstand te meten. Het detecteerbare bereik is 35 meter naar voren en 14 meter naar de zijkanten.
Driedimensionale omgeving vertalen naar digitaal 3D model
Een 3D scanner is op unieke wijze in staat een driedimensionale omgeving in kaart te brengen en te vertalen naar een digitaal 3D model. In één cyclus/frame/scan wordt van elk punt (2590 standaard) in een bepaalde ruimte de afstand tot de 3D scanner gemeten en vastgelegd. Het is mogelijk om dit aantal te vergroten (518000 maximaal) met behulp van de interliniëringmodus.
Interliniëring modus
Het punt van laseruitzending wordt geleidelijk verschoven in elke cyclus om een wolk met dichtere punten te genereren. Het is mogelijk om de dichtheid onafhankelijk te vergroten; 20 keer horizontaal en 10 keer verticaal. Bij maximale dichtheid wordt dit de HD-modus (Hight Density) genoemd.
Accelerometer (gyroscoop) is inbegrepen
Deze scanner is uitgerust met een versnellingssensor en een PPS-invoersignaal. Hoeksnelheid en versnelling worden gedetecteerd. Omdat de versnellingsmeter is inbegrepen hoeft u geen tijdsynchronisatie toe te passen.
Ondersteuning voor meerdere echo's
In dezelfde richting kunnen reflecties van regen, stof en mist meerdere signalen genereren. De afstandsmeting van elk signaal word vastgelegd. Voor buiten applicaties maakt de Multi echo functie het mogelijk om het object te onderscheiden ondanks regen, mist of condens.
Gebruikstoepassingen voor Hokuyo 3D-laserscanners
Bouw en landmeten: 3D-laserscanners worden gebruikt voor het maken van gedetailleerde 3D-modellen van bouwplaatsen, gebouwen of landschappen. Deze modellen kunnen worden gebruikt voor planning, ontwerp en monitoring van de bouwvoortgang.
Archeologie en erfgoedbehoud: In de archeologie worden 3D-scanners gebruikt om gedetailleerde 3D-modellen van archeologische vindplaatsen of artefacten te maken. Dit helpt cultureel erfgoed te behouden door het in detail vast te leggen en stelt onderzoekers in staat om het verder te bestuderen zonder fysiek contact.
Autonome voertuigen: Op het gebied van autonome voertuigen worden 3D-laserscanners gebruikt voor omgevingswaarneming. Ze helpen het voertuig de wereld om zich heen te begrijpen, inclusief andere voertuigen, voetgangers en obstakels, wat zorgt voor een veilige en efficiënte navigatie.
Industriële inspectie: 3D-scanners kunnen worden gebruikt om industriële onderdelen of structuren te inspecteren, op zoek naar defecten of slijtage. Dit kan met name nuttig zijn bij kwaliteitscontroleprocessen.
Retail en logistiek: In de detailhandel en logistieke sector worden 2D- en 3D-laserscanners ingezet voor het optimaliseren van magazijnbeheer, het monitoren van inventaris en het verbeteren van de algehele efficiëntie van de supply chain.
