Intelligente Steuerungen von automatischen Türen scannen den Bereich vor der Tür und erkennen die Position und Bewegung von Objekten, die sich der Tür nähern.
Raue und wechselnde Umgebungsbedingungen sowie starke Variationen im Reflexionsvermögen der Oberflächen machen es schwierig, die Objekte von der Umgebung zu trennen. Scanning LiDARs mit ihren hochgepulsten Lasern bieten eine robuste Lösung für diese Aufgabe, und ScioSense Zeit-Digital-Wandler bieten eine perfekte Lösung für die präzise Zeitmessung, die zur Berechnung der Entfernung erforderlich ist.
Ein kurzer Laserpuls im Bereich von < 1ns wird an bewegliche Spiegel gesendet, die den interessierenden Bereich abtasten. Eine Avalanche-Photodiode empfängt den optischen Puls und eine TIA-Komparator-Kombination erzeugt ein Triggersignal für einen Zeit-Digital-Wandler (TDC), der die Zeit misst.
Normalerweise wird ein kleiner Teil des gesendeten Lichts intern umgangen, um als Referenz verwendet zu werden. Auf diese Weise können Verzögerungsschwankungen über die Temperatur der Treiber und Empfänger eliminiert werden. Die Geschwindigkeit des Lichts ist sehr hoch: 𝑐 = 299.792.458 m/s. LiDAR-Systeme messen in Reflexion, was bedeutet, dass die Entfernung wie folgt berechnet wird: Entfernung d = ToF / 2 * c Eine Entfernung von 1 cm entspricht 66 ps in Flugzeit. Das bedeutet, dass die Auflösung eines TDC für LiDAR-Systeme < 30 ps betragen sollte, um mindestens 1 cm mit einer Sicherheitsmarge von 50% aufzulösen.
ScioSense bietet TDC an, die mit einer Auflösung von 10 ps messen können, aber es ist auch ehrlich zu erwähnen, dass hauptsächlich andere Faktoren wie das analoge Frontend, die reflektierenden Oberflächen und sogar Luftturbulenzen die begrenzenden Faktoren für die Entfernungsauflösung sein werden.
Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Impulspaarauflösung, also die Mindestzeit zwischen zwei Impulsen, die der TDC messen kann, ohne den zweiten Impuls zu ignorieren. Dies ist in Situationen wichtig, in denen der Laserstrahl von mehreren Objekten hintereinander reflektiert wird, z.B. von einer Gruppe von Personen, die vor einer Wand stehen. Ein intelligentes System kann sie alle interpretieren, insbesondere den ersten und den letzten Treffer. Eine vernünftige Zielvorgabe ist eine Pulspaarauflösung im Bereich von 6,6 ns für die Auflösung von 1 m Entfernung.
Abbildung 1: ToF Timing
Für einen einzigen Laserpuls muss der TDC möglicherweise mehrere Treffer von verschiedenen reflektierenden Objekten messen. Mit anderen Worten, die Abtastrate des TDC muss viel höher sein als die Pulsrate des Lasers. Bei modernen, schnellen Scanning-Systemen sollte die Abtastrate und auch die Datenrate für die Kommunikation mehrere MHz erreichen.
Abbildung 2: Scanner für Industrietore
Die Sciosense TDCs bieten Lösungen für all diese Funktionen:
Als Spezialist für Umwelt- und Durchflusssensorik ermöglicht ScioSense Unternehmen eine nachhaltigere Nutzung der Ressourcen unseres Planeten und trägt so zu einer gesünderen Zukunft für alle bei.
