360-Grad-Blick für Industrie-4.0-Anwendungen
Fraunhofer-Wissenschaftler haben ein kompaktes Radarmodul entwickelt, das keinen toten Winkel kennt.
Es ist die Vision einer neuen Zukunft in der Fertigung: Roboter und Menschen sollen
(Bild: Fraunhofer IAF)
Forscher am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) in Freiburg um den Wissenschaftler Christian Zech haben nun einen neuen Hochfrequenz-Radarscanner entwickelt, der Robotern künftig eine Art Rundumauge geben soll, ohne dass Herstellung und Einbau zu teuer oder komplex werden.
Das System erfasst einen Bereich von 360 Grad um den Automaten herum und ist besonders kompakt aufgebaut: Der Scanner ist inklusive Drehspiegel, der in einer Röhre steckt, 70 Zentimeter hoch und hat nur einen Durchmesser von 20 Zentimetern.
(Bild: Fraunhofer IAF)
Die Miniaturisierung des Systems wird durch ein neuartiges Hochfrequenzmodul aus Indiumgalliumarsenid-Halbleitern erreicht, das die Forscher entwickelt und verbessert haben. Abstandsmessungen sind mit Hilfe der Technik mit einer Standardabweichung von nur 0,3 Mikrometern möglich.
Die Nutzung von Radarsignalen sei sicherer als herkömmliche Verfahren zur Bilderkennung, sagt IAF-Forscher Zech – wobei Industrie-4.0-Anwendungen normalerweise zusätzlich auch reguläre Kameras oder Laserscanner verwenden. "Unser Radar fokussiert nicht auf einen Punkt, sondern sendet die Millimeterwellen keulenförmig aus. Anders als beim Laserscanner werden die Signale selbst dann reflektiert, wenn optische Sichtbehinderungen bestehen." Staub in der Luft oder der Dunst von Turbinen kann der Bilderkennung also nichts anhaben, auch Regen, Schnee oder Nebel werden wenn nötig durchdrungen.
(Bild: Fraunhofer IAF)
Gegenüber herkömmlichen Millimeterwellen-Radarsystemen, die auf Hohlleitern basieren, soll das Fraunhofer-System einige Vorteile haben. "Heutzutage werden Millimeteranwendungen von Hohlleitern dominiert, die in der Herstellung extrem teuer sind", so Zech. Durch eine kostengünstige Aufbau- und Verbindungstechnik und eigens entwickelten Leiterplatten hätten die IAF-Forscher die Hohlleiter ersetzen und das Hochfrequenzmodul auf einer 78 mal 42 mal 28 Millimeter großen Platine integrieren können. Das System arbeitet bei 94 Gigahertz mit einer Bandbreite von 15 Gigahertz.
Dabei ist der potenziell zu erfassende Bereich für das 360-Grad-Radarsystem erstaunlich groß. Laut der Forscher sollen sowohl kleine, zentimetergroße Objekte im Nahbereich als auch große, weit entfernte Flächen erfasst werden können. "Die Reichweite des Systems ist abhängig von der Anwendung und kann bis zu mehreren hundert Metern betragen", schreiben sie. (bsc)
