Aufbau einer Low-Cost Distanzkamera auf Basis von dToF-Modulen

Allgemeines zum Projekt

Projekttitel: Aufbau einer Low-Cost Distanzkamera auf Basis von dToF-Modulen

Betreuer: Prof. Robert Lange 

E-Mail: robert.lange@h-brs.de

Anzahl Plätze: 2

Start: Sommersemester 2026

Studiengänge:

• Elektrotechnik Schwerpunkt Elektrotechnische Systementwicklung
• Maschinenbau Schwerpunkt Mechatronik
• Nachhaltige Ingenieurwissenschaften

Kurzbeschreibung und Zusatzinfos

Kurzbeschreibung: Direct Time-of-Flight (dToF) Sensoren ermöglichen eine kompakte und kostengünstige Messung von Entfernungen und finden Anwendung in Bereichen wie Robotik, Automatisierung und 3D-Wahrnehmung. Ziel dieses Projekts ist der prototypische Aufbau einer Low-Cost Distanzkamera auf Basis kommerziell verfügbarer dToF-Module. 

Die Projektarbeit ist in eine aktive Forschungsgruppe am Institut für Sicherheitsforschung (ISF) eingebettet. Studierende haben die Möglichkeit, eng mit mehreren Doktorandinnen und Doktoranden sowie Masterstudierenden zusammenzuarbeiten und Einblicke in laufende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu erhalten. Dies ermöglicht einen intensiven fachlichen Austausch, praxisnahe Forschung sowie eine strukturierte wissenschaftliche Betreuung.

Ein typischer Ablauf der Masterprojekte sieht folgendes vor. Abhängig von den erzielten Zwischenergebnissen, den Interessen der Studierenden sowie neuen Erkenntnissen im Projektverlauf können Inhalte, Reihenfolge und Tiefe der einzelnen Phasen flexibel und agil.

Masterprojekt 1: Einarbeitung & Inbetriebnahme

Zu Beginn des Projekts erfolgt die Einarbeitung in die dToF-Technologie sowie die Inbetriebnahme eines vorhandenen dToF-Entwicklungskits. Hier soll ein solides technisches Grundverständnis aufgebaut werden und erste praktische Erfahrungen mit der Sensorik gesammelt werden.

Typische Inhalte:

• Einführung in das Messprinzip von dToF-Sensoren
• Studium relevanter Datenblätter, Applikationshinweise und Beispielsoftware
• Aufbau und Inbetriebnahme des dToF-Kits
• Durchführung erster Distanzmessungen und Plausibilitätsprüfungen

Masterprojekt 2: Systemintegration und Charakterisierung
Aufbauend auf den ersten Erfahrungen kann das dToF-Modul schrittweise in ein eigenes System integriert und detaillierter untersucht werden. Umfang und Schwerpunkt dieser Phase können je nach Projektverlauf variieren und iterativ erweitert werden.

Typische Inhalte:

• Anbindung des dToF-Sensors an eine geeignete Hard- und Softwareplattform
• Implementierung der Datenerfassung, -verarbeitung und -speicherung
• Charakterisierung von Messgenauigkeit, Reichweite und Stabilität
• Untersuchung von Einflüssen wie Umgebungslicht, Zielmaterial oder Messgeometrie

Masterarbeit: Entwicklung und Evaluation einer low-cost dToF-Distanzkamera
Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse wird in der dritten Phase eine einfache Distanzkamera realisiert und bewertet.

Inhalte:

• Konzeption einer Distanzkamera (z. B. Mehrsensor-Anordnung oder zeitliche Abtastung)
• Softwareseitige Zusammenführung der Distanzdaten
• Visualisierung der Tiefeninformation (z. B. Tiefenbild oder Punktwolke)
• Gesamtsystem-Evaluation unter verschiedenen Bedingungen
• Bewertung hinsichtlich Genauigkeit, Kosten und Erweiterbarkeit

Ergebnis:
Prototyp einer Low-Cost Distanzkamera inklusive Evaluations- und Abschlussdokumentation.

Link für Zusatzinfos:

• https://www.h-brs.de/de/isf
• https://www.h-brs.de/de/rose3d-robust-and-safe-3d-camera-system
• https://www.st.com/en/imaging-and-photonics-solutions/vl53l9cx.html

Projektphasen

Masterprojekt 1: Einarbeitung & Inbetriebnahme von low-cost dToF Modulen

Masterprojekt 2: Systemintegration und Charakterisierung der dToF-Module

Masterthesis: Entwicklung und Evaluation einer low-cost dToF-Distanzkamera