Hintergrund

Im Umfeld von Baumaschinen und Baustellen werden zunehmend hochgenaue Abstandsinformationen benötigt, beispielsweise zur Maschinenführung oder für automatisierte Arbeitsprozesse. Während klassische Laser-Distanzsensoren typischerweise für Messbereiche von mehreren zehn Metern ausgelegt sind, besteht die Herausforderung darin, eine hochpräzise Messung im Nahbereich von etwa 1 bis 3 m zu realisieren und dabei Genauigkeiten im Submillimeterbereich zu erreichen.

Ein vielversprechender Ansatz ist die optische Abstandsbestimmung mittels Phasenverschiebungsmessung. Gleichzeitig sind die besonderen Randbedingungen des Baustelleneinsatzes wie Lasersicherheit, Staub, Vibrationen, Schmutz, wechselnde Oberflächenreflexionen und geringe reflektierte Signalanteile zu berücksichtigen.

Besonders anspruchsvoll ist dabei, dass die zu erfassenden Zielobjekte häufig aus dunklen, teilweise schwarz glänzenden Oberflächen bestehen, die nur einen sehr kleinen Teil der ausgesendeten Laserleistung reflektieren. Zudem muss das System in einem erweiterten Temperaturbereich von etwa 0 °C bis 60 °C, perspektivisch sogar bis 80 °C, zuverlässig arbeiten. Die hierbei auftretenden temperaturabhängigen Veränderungen von Laserquelle, Optik und Elektronik stellen hohe Anforderungen an die Systemauslegung und Kalibrierung. Zusätzlich sind starke mechanische Schwingungen, Stoßbelastungen sowie Verschmutzungen durch Staub, Schmutz und Feuchtigkeit typische Randbedingungen des späteren Einsatzes.