Was ist LiDAR, und wie funktioniert es mit Reality Cloud Studio, powered by HxDR?
Wenn Sie sich mit Reality Capture noch nicht auskennen, geben wir Ihnen hier einen kurzen Überblick darüber, was LiDAR und Laserscanning-Technologie sind, wie sie funktionieren und wie sie zur Erstellung der Punktwolken beitragen, die von Reality Cloud Studio verwendet werden, unserer Cloud-basierten Plattform für Zusammenarbeit, automatische Datenregistrierung, Vernetzung und Datenspeicherung.
Lassen Sie uns über LiDAR sprechen
LiDAR, oder Light Detection and Ranging, wurde 1960 erfunden und blieb der Super-Hightech vorbehalten, die nur mit speziellen Geräten und von ausgebildeten Fachleuten genutzt werden konnte. Heute ist sie praktisch alltäglich, mit LiDAR-Sensoren in unseren Autos und Smartphones, Staubsaugerrobotern und landwirtschaftlichen Geräten.
LiDAR, sowohl in mechanischer als auch in Festkörperform, treibt die überwiegende Mehrheit der Hardware von Leica Geosystems an, von unserer beliebten BLK-Serie bis zur Leica RTC360 und darüber hinaus. Mit ein paar Lasern und der richtigen Geheimsauce aus Software und Firmware können Sie die ganze Welt in 3D erfassen.
Aber was ist LiDAR, wie funktioniert es, und was kann es leisten?
LiDAR erklärt
LiDAR ist ganz einfach – es ist dem Radar nicht unähnlich. Es sendet einen Laserimpuls in Richtung des zu messenden Objekts, der dann vom Objekt abprallt und zum LiDAR-Gerät zurückkehrt. Daraus ergeben sich Messdaten, die auf der Entfernung basieren, die der Laser zum Senden benötigt hat, und der Entfernung, die der Laserdistanzmesser empfangen hat. Jede dieser Lasermessungen ist ein “Punkt”. Durch die Wiederholung dieses superschnellen Prozesses – millionenfach pro Sekunde – erstellt das System eine detaillierte Karte der Objekte in seiner Umgebung, die so genannte Punktwolke.
Dies ist das Grundprinzip von LiDAR-Geräten im Allgemeinen. Dennoch gibt es zwei Hauptansätze für die LiDAR-Messung beim 3D-Laserscanning: mechanisches LiDAR, wie z.B. das zweiachsige LiDAR im Leica BLK360, Leica RTC360 und Leica BLK2GO, und Festkörper-LiDAR, wie z.B. die zwei Time-of-Flight (ToF) Sensoren im Leica BLK2GO PULSE.
Und so funktionieren sie.
Mechanisches LiDAR
Mechanische LiDAR-Systeme verwenden rotierende Spiegel oder Prismen, um einen Laserstrahl über ein breites Sichtfeld zu lenken, so dass er Punkte vor, über und hinter dem Laserscanner erfassen kann. Diese Sensoren sind der Goldstandard für hochauflösende 3D-Wirklichkeitserfassung mit einer gesunden Reichweite, die von der Stärke des Lasers und seinem konzentrierten Strahl bestimmt wird.
Festkörper-LiDAR
Solid-State-LiDAR hingegen hat keine beweglichen Teile. Es ist klein, langlebig und kompakt, so dass es die Art von LiDAR ist, die in Verbraucherprodukten wie High-End-Smartphones zum Einsatz kommt.
Der BLK2GO PULSE verwendet zum Beispiel ein Festkörper-LiDAR-System mit zwei Time-of-Flight-Sensoren, die die Zeit messen, die der Laserstrahl braucht, um in Echtzeit zum Sensor zurückzukehren. Da es sich um ein Festkörpersystem handelt, sind die Messungen und die Datenverarbeitung synchronisiert. Dadurch kann der BLK2GO PULSE genaue Punktwolken in Echtzeit erfassen und an den Benutzer weitergeben, was bei mechanischem LiDAR nicht möglich ist. Der Nachteil ist ein enges Sichtfeld mit geringerer Präzision als bei einem mechanischen Gerät.
Wie wird mit LiDAR eine Punktwolke erstellt?
Wir haben besprochen, wie LiDAR einen Punkt erzeugt, aber wie funktioniert es, eine Punktwolke zu erstellen?
Um eine Punktwolke zu erfassen – eine Sammlung von Millionen von Messungen in drei Dimensionen, die eine reale Struktur, ein Gebäude oder ein Objekt darstellen – arbeitet LiDAR in einem Laserscanner viel schneller als eine ähnliche Technologie wie ein Laserentfernungsmesser. Der BLK360 zum Beispiel sendet und empfängt 680.000 Laserpunkte pro Sekunde, während sich der Scanner um 360 Grad dreht, um den gesamten Raum um ihn herum zu erfassen. In gewisser Weise handelt es sich immer noch um einen Laserdistanzmesser, der jedoch durch Hardware und Software aufgewertet wurde. Da er so schnell arbeitet und Messungen in 360 Grad erfasst, erstellt er eine Punktwolke, anstatt nur eine oder wenige Messungen auf einmal zu erfassen.
Diese Punkte – einzelne LiDAR-Messungen – werden innerhalb von Sekunden zu einer digitalen Darstellung dessen zusammengefügt, was der Laserscanner erfasst hat. Das kann ein ganzer Raum, ein ganzes Gebäude oder sogar eine Außenumgebung sein. Es wird alles erfasst, was sich in der Sichtlinie des Laserdistanzmessers des Laserscanners befindet.
