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Game Changer: LiDAR-Lösungen digitalisieren Industrien

Nischentechnologie LiDAR? Fehlanzeige: LiDAR-Lösungen ermöglichen die Digitalisierung und Optimierung von Industrieprozessen und verändern Branchen dadurch grundlegend. Wie dies konkret aussieht und welche vielfältigen Anwendungsbereiche es gibt, beschreibt dieser Blogbeitrag.
Florian Petit Blickfeld founder

LiDAR hat in den letzten Jahren enorme Entwicklung durchlaufen, von anfänglich sperrigen und kostspieligen Geräten bis hin zu einer vielseitigen und leistungsstarken Technologie. Ursprünglich in der Vermessung und Kartografie eingesetzt, hat LiDAR seinen Weg in eine breite Palette von Branchen gefunden. Bekannt vor allem aus dem Automotive-Bereich als Schlüsseltechnologie für das autonome Fahren, gehen die Einsatzmöglichkeiten und das Potential von LiDAR-Anwendungen weit über den Mobilitätssektor hinaus. Mit ihren einzigartigen Eigenschaften revolutioniert und digitalisiert die laserbasierte Technologie Branchen wie Logistik und Produktion bis hin zu Sicherheit und Crowd Management. LiDAR ermöglicht es, detaillierte 3D-Daten von Umgebungen auf Knopfdruck bereitzustellen, die intelligentere, sicherere und effizientere Lösungen ermöglichen. Wie sehen diese Lösungen konkret aussehen, diskutiert dieser Blogbeitrag. 

LiDAR-Lösungen in der industriellen Anwendung

Volumen in Echtzeit messen

In vielen Industriezweigen wie Bauwesen, Logistik, Abfallwirtschaft oder der Produktion von Düngemitteln spielt die Volumenmessung von Materialhaufen eine entscheidende Rolle. Eine exakte Bestimmung des Materialvolumens ist essentiell für die Planung von Einkauf, Produktion und Verkauf. Da es für unregelmäßig geformte Haufen keine einfache Formel zur Erfassung gibt, verlassen sich Unternehmen oftmals auf manuelle Schätzungen, punktuelle Messungen und traditionelle technische Lösungen wie Schaufel- oder Fahrzeugwaagen, die schnell an ihre Grenzen stoßen. Sie liefern oft nur punktuell Daten, die zudem ungenau sind, sodass Abweichungen in der Bestandserfassung unausweichlich sind.

Darüber hinaus sind diese manuell erfassten Mengendaten nicht in Echtzeit verfügbar und können nicht einfach digital abgerufen werden, was zu ineffizientem Lagermanagement führt: Wenn der Lagerbestand zu niedrig ist, kann dies eingeschränkte Lieferfähigkeit oder sogar Produktionsstopps zur Folge haben. Andererseits führt ein zu hoher Lagerbestand zu unnötig gebundenem Kapital und knappem Lagerplatz. LiDAR-Lösungen überwinden diese Herausforderung, indem sie die genaue Erfassung des Volumens von Gütern sowie die direkte Übertragung der Daten in IT-Systeme ermöglichen.

Und so funktioniert es:

3D-LiDAR-Sensoren werden an der Decke oder auf Masten so positioniert, dass sie die Materialhaufen überblicken. Aufgrund des breiten Sichtfeldes sind meist bereits wenige Geräte ausreichend. Sie erfassen detailliert die Oberfläche des Haufens und erstellen aus diesen Daten ein präzises digitales Netz, was als Basis für die Berechnung des Volumens dient. Die dazugehörige Perzeptionssoftware berechnet dann mit Hilfe der erfassten Daten das Volumen des Materials und stellt die Informationen in einem Dashboard jederzeit abrufbar dar.

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LiDAR-lösung
3D-Punktwolke eines Müllbunkers mit Volumenerfassungszone und Real-Bild

Durch die Digitalisierung des Prozesses werden manuelle Schritte ersetzt und die Unternehmen profitieren von einer höheren Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Genauigkeit der Daten sowie Zeitersparnis. Dank verlässlicher Daten, kann so das Bestandsmanagement optimiert werden, was sich letztlich auf die komplette Supply Chain auswirkt.

Mehr Effizienz und Sicherheit im Recycling

Cireco (Scotland) LLP, ein führendes Unternehmen im Bereich Ressourcenmanagement, nutzt in Zusammenarbeit mit Volumenmessungsspezialist Quvo Ltd. Blickfeld LiDAR-Sensoren für effizientes Bestandsmanagement. Durch den Einsatz der automatisierten Volumenerfassungslösung erhält das Unternehmen genaue Einblicke in die Menge an Abfall, die in den Lagerbunkern bis zur Sortierung aufbewahrt wird. Die Echtzeitdaten ermöglichen nicht nur eine effizientere Auslastung der Wertstoffrückgewinnungsanlage, sondern bieten auch der Buchhaltung und Logistik eine verlässliche Informationsquelle, um die Einhaltung der Materiallagerungsvorschriften aus Sicherheits- und Compliance-Gründen noch effektiver zu gewährleisten.
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Personenströmen analysieren und steuern

Doch nicht nur Volumen können mithilfe von LiDAR-Lösungen erfasst werden, die Technologie ermöglicht auch das Zählen und Tracken von Personen sowie die Analyse ihrer Bewegungen. Mithilfe der gewonnenen Echtzeitdaten können vielbesuchte Orte intelligenter, sicherer und effizienter genutzt werden.

Dabei kann es sich beispielsweise um von Übernutzung bedrohte Tourismusregionen oder Großveranstaltungen wie Festivals handeln, wo durch Menschenansammlungen schnell Gefahrensituationen entstehen können. Aber auch in stark frequentierten Verkehrsknotenpunkten wie Flughäfen mit Engpässen und langen Warteschlagen fehlen oftmals verlässliche Echtzeitdaten zur aktiven Steuerung von Personenströmen.

Und so funktioniert es:

LiDAR-Sensoren erfassen Personen in einer Warteschlange

LiDAR-Sensoren liefern genau diese Daten in 3D. Dazu werden sie so montiert, dass sie den kritischen Bereich, z.B. den Wartebereich am Sicherheitscheck am Flughafen, im Blick haben. Um nun zu zählen, wie viele Personen in der Schlange stehen, werden mit Hilfe der zum Sensor gehörenden Perzeptionssoftware sogenannte Zählzonen eingerichtet. Sobald eine Person diesen Bereich durchschreitet, wird sie gezählt. Das Dashboard zeigt die absolute Zahl an Personen an, die die Zählzone durchschritten haben. Aufgrund des dreidimensionalen Charakters der Daten sind keinerlei Rückschlüsse auf Personen innerhalb des Sichtfeldes möglich, weshalb sich die Sensoren für den Einsatz im öffentlichen Raum eignen.

Durch die kontinuierliche Überwachung der Bewegung der Personen, kann sofort auf Veränderungen in der Menschenmenge reagiert werden. So können Engpässe, Überfüllung oder potenziell gefährliche Situationen z.B. auf Festivals frühzeitig erkannt und rechtzeitig Maßnahmen ergriffen werden, um die Sicherheit und den reibungslosen Ablauf zu gewährleisten. Dies führt letztlich auch zu einem angenehmeren Erlebnis für die Teilnehmenden.

Daten wie Besucherdichte und -muster können jedoch nicht nur für die aktive Steuerung verwendet werden, sondern können z.B. im Retail-Bereich auch zur Verbesserung von Umsatzraten durch optimierte Ladengestaltung oder Produktplatzierung eingesetzt werden.

Entspannt in den Urlaub

An den beliebten Küstenabschnitten der deutschen Nordseeküste sind volle Strände, überfüllte Promenaden und Parkplatzprobleme an einem gewöhnlichen Sommertag keine Seltenheit. Um diese Probleme zu lösen und den Gästen einen angenehmen Aufenthalt zu ermöglichen, nutzt die Dachmarketingorganisation „Die Nordsee GmbH“ in Zusammenarbeit mit dem Spezialisten für People Counting, EvoCount, Blickfeld LiDAR-Sensoren. Mithilfe von knapp 60 Sensoren behält die Organisation die anonymisierten Besucherströme in Echtzeit im Blick. Dadurch können sich Gäste vorab auf der Website über die aktuelle Auslastung am Strand informieren und ihre Planungen entsprechend anpassen.
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Verbesserung der Zuverlässigkeit von Alarmsystemen

Wo und wie sich Personen bewegen, spielt auch für die Alarmauslösung von Sicherheitssystemen eine wichtige Rolle. Moderne Industrieanlagen und kritische Infrastrukturen stehen vor der Herausforderung, ihre Sicherheitssysteme kontinuierlich zu verbessern, um potenzielle Bedrohungen frühzeitig zu erkennen und zu bewältigen. In diesem Zusammenhang gewinnen LiDAR-basierte Lösungen immer mehr an Bedeutung, da sie die Falschalarmrate von Sicherheitslösungen erheblich reduzieren. Ihre Fähigkeit, eindringende Objekte und Personen sowie deren Bewegungsmuster auch bei Dunkelheit, Gegenlicht, Regen und Schnee äußerst zuverlässig zu erfassen, führt zu einer drastischen Minimierung von Falschalarmen. Der dreidimensionale Charakter der Daten ermöglicht eine datenschutzkonforme Objekt- und Gebäudeüberwachung, weshalb sich LiDAR-basierte Sicherheitssysteme für den Einsatz in verschiedensten Branchen eignen.

Und so funktioniert es:

LiDAR-Sensoren werden zur Gefahrenerkennung und Alarmauslösung so installiert, dass sie den zu überwachenden Bereich überblicken. Dank der flexiblen Montage und Anpassung der Positionen der Sensoren wird eine optimale Überwachung und Erfassung von kritischen Bereichen ermöglicht. Die Sensoren sammeln kontinuierlich Daten und fassen diese in einer Punktwolke zusammen. In dieser Punktwolke wird in der zugehörigen Software rund um zu überwachende Objekte oder den zu überwachenden Bereich eine virtuelle Schutzzone eingerichtet. Wenn ein Objekt in diese Zone eintritt und die festgelegte Objektgröße überschreitet, wird unmittelbar ein Alarm ausgelöst und das Sicherheitspersonal benachrichtigt.

LiDAR-Sensoren detektieren Zaunübertritt mit virtueller Sicherheitszone

Durch die präzise Größenerkennung von eindringenden Objekten verhindern LiDAR-Sensoren das Auslösen von Alarmen durch kleine Tiere oder Äste, was in Systemen ohne LiDAR oft zu mehreren Falschalarmen pro Tag führt. Die Zuverlässigkeit von LiDAR-basierten Sicherheitssystemen ist daher besonders wertvoll, da sie unerwünschte Unterbrechungen und unnötige Sicherheitseinsätze verhindert.

LiDAR-Sensoren übertreffen damit bisher bestehende Sicherheitslösungen, indem sie unter allen Licht- und Witterungsbedingungen eine gleichbleibende Datenqualität liefern und gleichzeitig schwer zu kompromittieren oder zu hacken sind.

Sicherheit an erster Stelle

Sicherheit hat an Flughäfen höchste Priorität. So müssen nicht nur Flugreisende und Gepäck vor dem Abflug geprüft werden, sondern auch die geparkten Flugzeuge müssen vor Manipulation oder unbefugtem Zutritt geschützt werden. LiDAR-basierte-Sicherheitslösungen können hier Abhilfe schaffen. Sie lösen umgehend einen Alarm aus, sobald Personen sich den Flugzeugen nähern und eine virtuelle Schutzzone betreten. Die dreidimensionalen LiDAR-Daten bleiben unbeeinträchtigt von Dunkelheit und Wetterverhältnissen, was die Anzahl falscher Alarme minimiert.
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Weitere Anwendungsbereiche von LiDAR-Lösungen

Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von Anwendungen von LiDAR-Sensoren, die effizientere und digitale Lösungen ermöglichen. So werden sie beispielsweise in der Landwirtschaft genutzt, um Landmaschinen beim automatisierten und autonomen Manövrieren, der Erkennung von Umgebungsbedingungen und bei Aktivitäten wie Aussaat und Düngung zu unterstützen. Hierfür werden die Sensoren oftmals in Drohnen eingesetzt, die im Überflug in Echtzeit den aktuellen Stand erfassen und damit manuelle Prozesse ersetzen.

Doch nicht nur in der Landwirtschaft, sondern auch in der Logistik gewinnen Drohnen mit LiDAR-Sensoren immer mehr an Bedeutung, insbesondere für die Last Mile Delivery. Dabei handelt es sich um die „letzte Meile der Zustellung“, die mit sehr hohen Kosten verbunden ist und durch die digitalisierte Lösung mit Drohnen und LiDAR deutlich effizienter und umweltfreundlicher gestaltet werden kann.

Digitale Transformation mit LiDAR-Lösungen

Der Erfolg von Unternehmen hängt heutzutage maßgeblich davon ab, welche Daten sie besitzen und wie intelligent sie diese nutzen. Diese Entwicklung eröffnet völlig neue Geschäftsfelder und Anwendungsbereiche, die durch Technologien wie LiDAR ermöglicht und vorangetrieben werden. Gleichzeitig spielen die Gewinnung, Analyse und Nutzung von Daten auch für traditionelle Industrien eine entscheidende Rolle bei ihrem Erfolg. Die Wahl der richtigen Technologien ist ein wesentlicher Faktor die langfristige Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. Die Fähigkeit, in Echtzeit präzise und umfassende 3D-Daten zu liefern, macht LiDAR-Lösungen zu einem wertvollen Instrument für Unternehmen, die nach effizienteren und sichereren Lösungen suchen. Mit der steigenden Bedeutung von Daten, werden LiDAR-Lösungen in Zukunft eine Schlüsselrolle in der Industrie spielen, neue Geschäftsmodelle ermöglichen und die Weichen für eine erfolgreiche digitale Zukunft stellen.

Florian Petit Blickfeld founder

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