Prof. J. Walter - Informationstechnik, Mikrocomputertechnik, Digitale Medien LeddarTech M16
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16ws_WA_Sensorarray
Wintersemester 2016/2017
Robin Tenscher-Philipp
Tim Schanz

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LeddarTech M16

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Auf dieser Seite werden die Spezfikationen des Sensors und das zugrundeliegende Messprinzip genauer erläutert.
Aufbau

Der Leddar M16 ist ein Laserabstandsmesser, der Firma LeddarTech, der 16 Sensoren in einem Modul beinhält. Die 16 Erfassungsbereiche spannen einen Kegel von 9°, 18°, 24°, 34°, 45° oder 95° auf, je nach Modul. Für diese Arbeit wird der Sensor mit einem 95° Messbereich verwendet. Die Messung erfolgt für alle Segmente parallel. Um diese Aufgabe zu erfüllen besteht das Modul aus drei primären Komponenten. Einer Sendeeinheit, die durch Laser LEDs Lichtimpulse aussendet. Über eine entsprechende Optik wird das Licht auf zwei mal acht Segmente aufgefächert, die jeweils 45° abdecken. Die zweite Komponente ist die Empfangseinheit. Hierbei handelt es sich um ein Weitwinkelobjektiv, das die reflektierten Lichtstrahlen auffängt und auf einen Lichtempfindlichen Photochip leitet. Die dritte Komponente ist die Auswerte- und Steuerungselektronik. Sie misst die Zeit vom Aussenden des Impulses bis zu dessen Rückkehr durch Reflektion und überführt die gemessene Zeit in eine Abstandsinformation. Anschließend werden die Daten durch optionale Filter- und Glättungsalgorithmen verfeinert und auf den verschiedenen Schnittstellen ausgegeben. Zum abrufen der Daten stehen USB, Serial und CAN zur Verfügung. Außerdem verfügt das Modul über diverse GPIO Erweiterungsports nutzbar für UART, CAN1, SPI1, GPIO1, DAC1. DIP-Schalter und einer Programmierschnittstelle. Die Versorgung ist mit 12V oder 24V variabel und wird über Jumper eingestellt. Der prinzipielle Aufbau ist in Abb. 1 nochmals verdeutlicht. Das zugehörige Konfigurationsprogramm erlaubt es den Sensor zu parametrieren. Dadurch kann beispielsweise die Abtastrate, Mittelwertsbildung und die Lichtintensität der LEDs eingestellt werden.

Abb.1 Aufbau des Sensormoduls (Diese Grafik ist eine Nachbildung aus dem LeddarTech Benutzerhandbuch ins deutsche übersetzt)
Messprinzip

Der für dieses Projekt verwendete Sensor Leddar M16 ist ein ToF (Time of Flight) Sensor. Es werden Lichtimpulse von einer LED ausgesandt und gleichzeitig ein interner Timer gestartet. Wenn das Licht von einer Oberfläche reflektiert und wieder aufgefangen wird, wird die Zeit gestoppt. Somit Kann mit der bekannten Lichtgeschwindigkeit und der ermittelten Flugzeit auf die zurückgelegte Distanz geschlossen werden. Abb. 2 verdeutlicht dies.

Abb.2 Time of Flight Messprinzip

Dieses Messprinzip wird für jedes einzelne Segment des Sensor umgesetzt. Somit kann parallel gemessen und Distanzen zu mehreren Objekten gleichzeitig bestimmt werden.

Abb.3 Paralleles messen von 16 Segmenten


Das von LeddarTech verfügbare Konfigurationsporgramm untertützt eine Fülle von Einstellmöglichkeiten für die Messwerterfassung und die Schnittstellen. Nachfolgend ist das Konfigurationsprogramm dargestellt.

Abb.4 LeddarTech Konfigurationsprogramm
Das Datenblatt des Sensors ist nach erfolgter Registration auf der Supportseite von LeddarTech erhältlich


16ws_WA_Sensorarray Wintersemester 2016/2017