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November 2021

LiDAR-Scanner

Light Detection and Ranging

Lesezeit: 5 Minuten

LiDAR-Scanner Vermessung Boden

LiDAR-Scanner

Wände vermessen – und das ohne Zollstock, ohne Maßband. Wie das geht? Na, ganz einfach mit dem Smartphone. Grund dafür sind die sogenannten LiDAR-Scanner. Mit einer von den Fledermäusen nachgeahmten Funktionsweise werden bereits jetzt schon der Zollstock, der Besuch beim Möbelhaus und teilweise sogar der Baumarkt-Mitarbeiter ersetzt. Wie genau ein derartiger Scanner funktioniert, wo dieser verwendet wird und was uns in Zukunft noch erwartet, wird in diesem Beitrag erläutert.

Was ist ein LiDAR-Scanner?

Dass uns die Technologie in vielen Situationen den Alltag erleichtert, ist jedem bewusst. Ein Leben ohne unseren kleinen Taschencomputer – dem Smartphone – könnte sich wohl kaum einer mehr vorstellen. Apropos Smartphone, 2020, seit der Einführung des iPhone 12 enthält das Kamera-Setup aller Apple Smartphones einen LiDAR-Scanner. Doch was genau ist das jetzt eigentlich?

LiDAR steht für „Light Detection and Ranging“ was zu Deutsch so viel bedeutet wie „Lichterkennung und Raumvermessung“. Ziel hinter der ganzen Sache ist, die Umgebung mittels Technologie zu scannen, in brauchbare Daten weiterzuverarbeiten und auf technischen Geräten darzustellen. Bemerkenswert, denn der Grundgedanke dazu stammt bereits aus den 1960er Jahren.

Funktionsweise

Wie viele andere technische Lösungen, orientiert sich die Funktionsweise des Scanners an einem Mechanismus, der genauso in der Natur vorkommt. In diesem konkreten Fall wird regelrecht die Fledermaus und ihre Art des „Sehens“ kopiert. Denn Fledermäuse „sehen“ ihre Umwelt mittels Schallwellen, die sie selbst aussenden. Stoßen diese Wellen auf Widerstand (Baum, Hausmauer, etc.) werden sie zurückgeworfen. Durch die zurückgeworfenen Schallwellen weiß die Fledermaus, dass sich dort ein Objekt befindet. Kommen keine Schallwellen zurück so hat die Fledermaus freie Bahn und kann unbeschwert vor sich hinfliegen.

Im Grunde genommen funktioniert ein LiDAR-Scanner nach demselben Prinzip. Anstelle von Schallwellen sendet dieser Laser (Lichtwellen) aus. Gemessen wird dann die Dauer, die das ausgesandte Licht benötigt, um auf ein Objekt zu stoßen und wieder zurückzukehren. So kann nicht nur die Entfernung, sondern auch ein nahezu exaktes Abbild des Objekts ermittelt werden. Der verbaute LiDAR-Sensor in den Apple Geräten funktioniert mittlerweile schon auf bis zu fünf Metern Entfernung.

Das mag vielleicht nach wenig aussehen, jedoch für die minimale Größe, welche in den Smartphones verbaut ist, sind bereits diese fünf Meter eine stolze Leistung. Erwähnenswert ist auch, dass die ausgesandten Lichtwellen absolut ungefährlich sind. Das ist auf die geringe Stärke der Strahlung zurückzuführen. Außerdem wird das Laserlicht selbst vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen, somit erscheint dies durchsichtig.

Verwendung von LiDAR-Scannern im Alltag

Vor allem im Bereich der Wand- und Raumvermessungen ist der LiDAR-Scanner aktuell sehr weit verbreitet. Vielleicht haben Sie schon einmal beobachtet, wie mittels sogenannter Laserentfernungsmesser komplette Räume vermessen werden. Entsprechende Geräte arbeiten auch nach demselben Prinzip wie der LiDAR-Scanner, nur in puncto Reichweite sind diese weitaus leistungsfähiger. Nichtsdestotrotz sind besagte Gerätschaften um einiges unhandlicher als Smartphones und außerdem ist für den privaten Gebrauch oftmals eine Reichweite von 5 Metern ausreichend.

Somit ermöglicht der LiDAR-Scanner beispielsweise die Erfassung einer kompletten Wand. Etwaige Aussparungen wie Fenster oder Türen werden problemlos erkannt und automatisch von der Fläche abgezogen. So kann exemplarisch berechnet werden, wie viel Liter Farbe für eine derartige Wandfläche benötigt wird. Diese Technik ist mittlerweile sogar schon so weit, dass zusätzlich Vorschläge zum richtigen Malwerkzeug gemacht werden.

Auch, dass man Möbel und allerlei Kleinkram einfach online bestellen kann, ist schon seit geraumer Zeit möglich. Der LiDAR-Scanner erweitert lediglich den Bestellprozess über den Online-Raum, indem eine weitere Dimension hinzugefügt wird. Das Ansehen der Objekte ist nun nicht mehr ausschließlich durch Klicken der Bilder möglich, sondern auch durch eine direkte Ansicht im Wohnzimmer.

Möglich macht das der LiDAR-Scanner, und zwar mittels AR (Augmented Reality; engl. erweiterte Realität). Auf dem Bildschirm wird das eigene Wohnzimmer ganz einfach um ein virtuelles Möbelstück, welches mit korrekten Proportionen dargestellt wird, erweitert. Sorgen, dass ein gekauftes Möbelstück eventuell zu groß für den vorgesehenen Platz ist, fallen somit kurzerhand weg, weil man das Objekt direkt an seinem vorgesehenen Platz ansehen kann.

Auto auf der Straße mit LiDAR-Scanner

LiDAR-Scanner: Ausblick in die Zukunft

Die integrierte Maßband-Funktion in Smartphones ist nun auch schon ein paar Jahre alt. Von konstant 100% Zuverlässigkeit ist diese Funktion jedoch noch Welten entfernt. Aus diesem Grund soll hier der LiDAR-Scanner Abhilfe schaffen. Denn mithilfe der Lichtwellen Technik werden Größen von Objekten exakter gemessen. Infolgedessen kann dem integrierten Smartphone-Maßband in Zukunft durchaus mehr Vertrauen geschenkt werden.

Dass der LiDAR-Scanner im AR Bereich seine Stärken am besten ausspielen kann, hat mittlerweile auch einer der polarisierendsten Vertreter der AR-Spiele Industrie bemerkt. Die Rede ist von Pokémon Go. Im Sommer 2021 verkündeten die Entwickler den Scanner in zukünftigen Updates zu unterstützen, und zwar um realitätsgetreuer zu wirken. Dazu soll eine sogenannte „Realitätsüberblendungs“-Funktion implementiert werden. Diese ermöglicht es den Pokémon sich hinter realen Objekten zu verstecken. So wird nicht nur für mehr Realitätsnähe gesorgt, sondern auch zusätzliche Abwechslung ins Spiel gebracht.

Auch im Zusammenhang mit autonomem Fahren sind LiDAR-Scanner nicht wegzudenken. Bereits in aktuell auf dem Markt erhältlichen Autos finden sich Ansätze eines derartigen Scanners. Beispielsweise mittels Einparkhilfen. Dementsprechend sind selbstfahrende Autos regelrecht auf einen LiDAR-Scanner angewiesen und könnten sich ohne diese Technologie gar nicht unfallfrei fortbewegen. Selbsterklärend, dass deshalb unzählige Firmen, welche sich mit besagten Sensoren beschäftigen, darauf spekulieren, ihr Produkt ans Auto zu bringen. Vorne mit dabei sind sogar einige deutsche Unternehmen, unteranderem der weltgrößte Autozulieferer Bosch.

Die Lichtwellen Technologie befindet sich aktuell am aufsteigenden Ast. Welche Big Player zukünftig LiDAR-Scanner unterstützen, und in welcher Form diese Unterstützung ausfällt, steht aktuell noch in den Sternen. Doch wir können gewiss auf Großes, vielleicht sogar Revolutionäres, gespannt sein!

Christian Reitmeier Designer Team

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mein Name ist Chrissi und ich bin bei Weder & Noch im Bereich Art Direction / Motion Design tätig. Ich freue mich über Feedback oder Ihre Kontaktaufnahme. Wenn Sie mehr über uns als Agentur erfahren wollen, werfen Sie doch einen Blick auf unsere Seite.