Integration in Drohnen

Mit der Entwicklung von unbemannten Luftfahrzeugen und der Weiterentwicklung von LiDAR Sensoren, ergeben sich neben diesen etablierten Anwendungsgebieten eine Vielzahl von neuen Anwendungsfeldern, in denen mit LiDAR ausgestattete Flugobjekte einen großen Mehrwert schaffen können. Moderne Drohnen etwa haben das Potential, zahlreiche Branchen zu revolutionieren und beispielsweise Landvermessung zu vereinfachen oder sogar den Warentransport nachhaltig zu verändern. In Kombination mit moderner LiDAR-Technologie, die immer kompakter, leichter und robuster wird und sich daher gut für die Integration in Drohnen eignet, eröffnen sich eine Vielzahl an Anwendungsgebieten.

Leichte und robuste Sensoren​

Für den Einsatz in Drohnen, sollten LiDAR-Sensoren einige Eigenschaften mitbringen. Der wichtigste Faktor sobald es um das Fliegen geht ist das Gewicht. Bei Drohnen zählt jedes Gramm, besonders wenn zusätzlich noch Waren transportiert werden sollen. Außerdem zahlt eine kleine Größe von Sensoren auf ihre Eignung für die Integration in Drohnen ein. Doch auch ihr Stromverbrauch ist entscheidend, da Batterien ebenfalls so klein wie möglich gehalten werden sollten.​

Der Einsatz in der Luft erfordert zudem eine gewisse Robustheit vom Gerät: Zum Einen auf der mechanischen Seite, da der Sensor nicht fest installiert ist, sondern beispielsweise Vibrationen problemlos standhalten muss. Und zum Anderen auch in der Datenerfassung. Der Sensor ist Witterung und Sonnenlicht ausgesetzt und muss daher über Filtermöglichkeiten für Umgebungslicht sowie Artefakte in der Datensammlung durch Niederschlag verfügen.

Autonomes Fliegen

LiDAR-Sensoren mit diesen Eigenschaften, können verschiedene Zwecke in Drohnen erfüllen, etwa das komplett autonome Fliegen der Drohnen ermöglichen. Hierzu erfassen sie, ähnlich wie beim autonomen Fahren, das Umfeld der Drohne und detektieren frühzeitig unerwartete Hindernisse in der Flugbahn, sodass diesen ausgewichen werden kann. Eine weitere hilfreiche Funktion, die LiDAR-Sensoren für Drohnen erfüllen, ist die Landeplatzdetektion.

Geländekartierung uvm.

Die Kartierung von Gelände wird mit Hilfe von LiDAR-Erfassung aus der Luft extrem vereinfacht. Bisher wurden Gebiete händisch mit Theodolit und Messstab vermessen. Diese zeitaufwändige Methode wird nun durch einen vollautomatischen Drohnenflug über das Gebiet ersetzt, in dem der LiDAR-Sensor das Gelände vermisst und eine zentimetergenaue digitale Karte des Bereichs erstellt. Diese Art der Erfassung ist somit weniger zeitaufwändig und zudem präziser, als die bisherigen Techniken.​

In der Landwirtschaft gibt es gleich mehrere Einsatzbeispiele. So lassen sich aus der Luft beispielsweise Viehherden überwachen: Die Weidefläche wird im Überflug erfasst und die Punktwolke in Echtzeit analysiert. Durch die Definition der Volumina der Tiere lässt sich problemlos feststellen, wie viele Tiere sich auf der Weidefläche befinden. Ebenso lassen sich Futtermittelstände erfassen oder Erträge auf Feldern berechnen. Alles, ohne dass der Landwirt gegebenenfalls weite Strecke bis zum Acker- oder Weideland auf sich nehmen muss. Vielmehr kann alles über eine autonome Drohne mit LiDAR-Sensor an Board automatisiert erfasst werden.

In grossen Hafengeländen kann durch Drohnenflug erfasst werden, wo sich wie viele Container, welcher Grösse befinden. Dadurch kann die Hafenlogistik optimiert und die Lagerfläche effizienter genutzt werden.

Wartung / Vermessung​

Die Wartung von Versorgungsleitungen wie Stromtrassen oder Pipelines, sowie von Bahngleisen oder Windrädern ist ebenfalls ein Anwendungsfall, wo Drohnen mit LiDAR-Sensoren großen Mehrwert schaffen können. Um hier Beschädigungen feststellen zu können, werden LiDAR Sensoren mit hoher Auflösung benötigt, die im Detail den Zustand etwa von Stromleitungen oder Schienen erfassen können. Damit schaffen sie ein enormes Einsparungspotential, wenn Techniker erst persönlich einschreiten müssen, sobald Unregelmäßigkeiten erfasst werden. Darüber hinaus kann die frühzeitige Erkennung von Anzeichen für Schäden zu einer vorausschauenden Wartung führen und so Millionen sparen, indem potenzielle Ausfälle ganz vermieden werden. ​

Ein weiteres Beispiel ist der Einsatz von LiDAR-bemannten Drohnen in der Forstarbeit. Die Erfassung des Baumbestandes aus der Luft beschert wertvolle Daten über die Gesundheit des Waldes und kann beispielsweise nach einem Sturm bei der Erfassung der Schäden unterstützen.

Industrielle Inspektion und räumliche Erfassung

Der Einsatz für Inspektionen ist vielfältig, ob in einem Kanalroboter oder in einer flugfähigen Drohne.​ Risse, Korrosionen durch abrasive Materialien oder Impacts können detektiert werden.​ Ein Abgleich zwischen dem aus der Punktewolke generiertem 3D Modell und der originalen Konstruktionsdatei (.step o.ä.) ermöglicht eine hochgenaue Schadensbegutachtung. In älteren Anlagen ohne 3D Modell kann diese Technologie dazu eingesetzt werden um die bauliche Situation in ein aktuelles 3D Modell zu übertragen und die Planbarkeit von etwaigen Umbauten und Instandsetzungen erheblich zu verbessern.