Radarsensoren steigern Effizienz in Produktion und Automation
Sensoren ermöglichen die Automatisierung von Produktions- und Logistikprozessen und schaffen die Voraussetzungen für eine effiziente Wertschöpfung. Bislang spielen radarbasierte Sensoren eine untergeordnete Rolle in der Industrie. Dabei sind sie im Vergleich zu optischen Sensoren unempfindlich gegenüber schlechten Sichtverhältnissen und im Gegensatz zur Röntgenstrahlung gesundheitlich unbedenklich.
Die am Fraunhofer IAF entwickelten Radare arbeiten im Frequenzbereich der Millimeterwellen, die viele nicht-metallische Materialien wie Kunststoff, Pappe, Holz, Textilien oder auch Staub, Rauch und Nebel durchdringen. Sie sind in der Lage, Abstände, Distanzen und Geschwindigkeiten präzise zu messen, auch wenn die Objekte optisch schwer erkennbar oder gar verdeckt sind. Forscher des Fraunhofer IAF nutzen diese Eigenschaften von Millimeterwellen, um hochauflösende Radarmodule für den Einsatz in der Industriesensorik zu entwickeln. Mit einem kompakten W-Band-Radar (75-110 GHz) können so verpackte Güter berührungslos auf Inhalt und Vollständigkeit geprüft und fehlerhafte Warenlieferungen noch vor dem Versand aussortiert werden, um Rückläufe zu minimieren.
Materialscanner prüft Rotorblätter auf Defekte
Bislang werden zur Präsenzdetektion im Produktionsablauf meist optische Sensoren wie etwa Laser eingesetzt. Der Nachteil dieser optischen Sensoren ist, dass sie bei schlechten Sichtverhältnissen versagen und nicht hinter optischen Barrieren messen können. Das W-Band-Radar hingegen liefert hochpräzise Abstandsmessungen bei jeder Sicht und mit einer Genauigkeit im Submillimeter-Bereich. Die am Fraunhofer IAF entwickelte Radartechnologie bietet auch über die Präsenzdetektion hinaus eine breite Anwendungspalette: „Unsere Radarsensorik kann überall eingesetzt werden, wo eine berührungsfreie Materialprüfung oder hochpräzise Abstandsmessungen unter schwierigen Bedingungen wie Hitze oder eingeschränkter Sicht erfordert sind“, erklärt Christian Zech, Forscher am Fraunhofer IAF. Derzeit entwickelt das Freiburger Fraunhofer-Institut in mehreren Projekten Adaptionen seiner Radartechnologien an spezifische industrielle Anforderungen.
So realisiert das Projektteam um Zech eine Adaption des Radars im Rahmen einer Mensch-Roboter-Kollaboration, die der Personensicherheit dient. Zukünftig sollen Menschen und Roboter in Produktionsumgebungen vermehrt direkt und auf engem Raum interagieren. Dabei müssen die Systeme zu jedem Zeitpunkt die Personensicherheit gewährleisten. Gleichzeitig sorgt eine möglichst unterbrechungsfreie Bewegung des Roboters für das Maximum an Effizienz. Das Forscherteam arbeitet an einer neuen Lösung für die Sicherheit des Menschen mithilfe von kompakten, hochauflösenden Radarsystemen, die die Kollaborationsräume überwachen, dynamische Schutzzonen berechnen und die Geschwindigkeit bzw. Bewegungsrichtung des Roboters situationsabhängig anpassen. So kann der Roboter seine eigenen Bewegungen an die menschlichen Aktionen anpassen, ohne dabei seine Tätigkeit zu unterbrechen, und damit eine sichere und gleichzeitig effiziente Kollaboration garantieren. „Mit solch einem Radar-Sicherheitssystem können jeweils maximal mögliche Bewegungsgeschwindigkeiten bei minimalem Abstand realisiert werden. Das führt zu einer schnelleren und dadurch effizienteren Zusammenarbeit des Menschen mit dem Roboter“, resümiert Christian Zech, Projektleiter.
Bilder: Fraunhofer IAF
