Entwicklung eines kompakten Laser Range Finding Systems für eine schnell bewegliche Plattform

Abstract

Diese Bachelorarbeit beschreibt den Aufbau eines Laser Range Finding Systems basierend auf dem Time-of-Flight Prinzip. Die Entfernung wird dabei durch die Laufzeit von Laserlicht zu einem Messobjekt bestimmt. Ziel ist es, dieses System auf eine schnell bewegliche Schwenk- und Neigeplattform zu integrieren. Das Gesamtsystem soll zukünftig für Demonstrationszwecke dienen und zur Drohnenverfolgung eingesetzt werden. Eine mitgeführte Kamera hält dabei die Drohne stets in ihrem Sichtfeld und der Rangefinder liefert zusätzlich eine Entfernungsinformation. Die gewonnenen Daten werden in der Entwicklungsumgebung LabVIEW zusammengeführt. Der optische Aufbau erfolgt daher unter Einschränkung der Masse und des verfügbaren Raumes. Um die Augensicherheit zu gewährleisten, wird ein mit 100 Hz gepulster, diodengepumpter Erbium-Glas-Laser mit einer Hauptwellenlänge von 1535 nm verwendet. Die ausgesandten Laserpulse sind extrem kurz und sehr leistungsstark, wodurch eine hohe Leistungsdichte gewährleistet wird. Als Detektor wird eine infrarotempfindliche Avalanche-Fotodiode verwendet. Durch die intrinsische Verstärkung lassen sich kleinste Lichtmengen detektieren. Laser und Detektor werden an einen Mikrocontroller angeschlossen, der die Messsignale auswertet und die Aussendung der Pulse steuert. Prinzipiell handelt es sich um eine Leading-edge Detektion. Dabei wird die Zeit gesucht, bei dem das Messsignal einen gewissen Schwellwert überschreitet.