Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Millimeterwellen-Radare für effiziente Industriesensorik

10.04.2018

Fraunhofer IAF präsentiert kompaktes W-Band-Radar auf der Hannover Messe 2018

Sehen, was dem menschlichen Auge verborgen bleibt. Den Durchblick bewahren, wenn optische Sensoren versagen. Radare machen das Nichtsichtbare sichtbar. Sie basieren auf Millimeterwellen, die Kunststoffe, Pappe, Holz und Textilien durchdringen, und sind damit in der Lage, zu sehen, was sich in Verpackungen, hinter Wänden oder hinter Rauch und Nebel befindet.


Das kompakte W-Band-Radar ist in etwa so groß wie eine Zigarettenschachtel.

© Fraunhofer IAF


Das Exponat des Fraunhofer IAF auf der diesjährigen Hannover Messe zeigt den Einsatz des Radars in der Prozessautomation. Hier zu sehen ist das 3D-Modell.

© Fraunhofer IAF

Forscher des Fraunhofer IAF haben sich die einzigartigen Eigenschaften von Millimeterwellen zunutze gemacht und ein kompaktes W-Band-Radar entwickelt, das sich ideal für den Einsatz in der Industriesensorik eignet:

Es durchleuchtet verpackte Güter und gibt eine präzise Auskunft über deren Inhalt. Den Einsatz dieses Radars in industrieller Umgebung präsentieren die Fraunhofer-Forscher vom 23.-27. April auf der Hannover Messe Halle 2, Stand C22 im Rahmen des Auftritts der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland.

Die moderne industrielle Produktion soll mithilfe von intelligenten und digital vernetzten Systemen weitestgehend selbstorganisiert und selbstständig werden: Menschen, Maschinen, Anlagen, Logistik und Produkte sollen miteinander kommunizieren und kooperieren und damit einzelne Produktionsschritte oder gar die gesamte Wertschöpfungskette optimieren.

Zu dieser Vision der Industrie 4.0 gehören Systeme, die anhand der ihnen zur Verfügung stehenden Daten selbständig Entscheidungen treffen und Aufgaben möglichst autonom erledigen. Das vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF entwickelte W-Band-Radar bringt die Industrieautomation einen Schritt weiter.

Das Radar prüft verpackte Güter auf Inhalt und Vollständigkeit. Auf Basis der Ergebnisse kann das System selbständig fehlerhafte Warenlieferungen vor dem Versand aussortieren.

Das vom Fraunhofer IAF entwickelte W-Band-Radar arbeitet mit Millimeterwellen im Frequenzbereich von 75 bis 110 GHz, dem sogenannten W-Band. Die ausgesendeten Millimeterwellen durchdringen alle nicht-metallischen und optisch nicht transparenten Materialien wie Kunststoff, Textilien, Papier, Holz oder auch Staub, Rauch und Nebel.

Der Blick ins Innere

Bislang werden zur Präsenzdetektion im Produktionsablauf meistens optische Sensoren wie etwa Laser eingesetzt. Der Nachteil ist, dass Laser bei schlechten Sichtverhältnissen versagen und nicht hinter Verpackungsmaterial blicken können. Das W-Band-Radar hingegen liefert nicht nur hochpräzise Abstandsmessungen bei Staub, Rauch oder Nebel, es ermöglicht sogar einen Blick hinter Materialien und Gegenstände.

Wie ein Röntgengerät, das den Blick in den menschlichen Körper ermöglicht, erfasst das Radar, was sich in einer Verpackung oder hinter einer Wand befindet. Im Gegensatz zu Röntgenstrahlen sind die vom W-Band-Radar ausgesendeten kurzwelligen Strahlen im Millimeterbereich jedoch nicht gesundheitsschädlich. Die Sendeleistung des Radars ist sogar 100 Mal kleiner als die eines Handys.

Die Kombination aus den einzigartigen Eigenschaften von Millimeterwellen und dem kompakten, vom Fraunhofer IAF entwickelten Radarmodul bietet auch über die Industriesensorik hinaus eine breite Anwendungspalette. »Überall dort, wo eine berührungsfreie Materialprüfung, eine Kontrolle von verpackten Waren oder hochpräzise Abstandsmessungen unter schwierigen Bedingungen wie etwa eingeschränkter Sicht gefordert sind, kann das Radar eingesetzt werden«, sagt Christian Zech, Forscher am Fraunhofer IAF.

Das Institut hat bereits mehrere Projekte gestartet, bei denen es unter anderem um den Sicherheitsaspekt in der Mensch-Maschine-Kollaboration, den Einsatz des Radars in der rauen Umgebung eines Stahlwerks sowie als sichere Landehilfe für Hubschrauber geht.

Präzise, kompakt und kostengünstig

Die Funktionsweise des Radars lässt sich mit der eines Echos vergleichen. Das Radar sendet Signale aus, die von Materialien und Gegenständen reflektiert werden und zum Radar zurückkehren. Sende- und Empfangssignal werden mithilfe numerischer Algorithmen miteinander verglichen und geben Auskunft darüber, was sich in welchem Abstand vor dem Radarmodul befindet. »Trotzt ihrer Vorteile hatten Millimeterwellen-Radarsysteme bislang nur eine geringe Marktakzeptanz, da niederfrequente Systeme zu groß und hochfrequente Systeme zu teuer in der Herstellung sind«, erklärt Zech.

Die Entwicklung der Fraunhofer-Forscher hingegen ist kompakt, kostengünstig und modular aufgebaut. Durch die kürzeren Wellenlängen von rund drei Millimetern ist das komplette System in etwa so groß wie eine Zigarettenschachtel. Eine kostengünstige Herstellung des Moduls ist den Forschern durch eine Aufbau-und Verbindungstechnik auf Platinenbasis gelungen. »Unser W-Band-Radar basiert auf dem Halbleiter Galliumarsenid und bietet damit eine höhere Bandbreite, Auflösung, Empfindlichkeit und Robustheit als Radar-Systeme, die mit Siliziumschaltkreisen arbeiten. Das ist für viele Anwendungen entscheidend«, erläutert Benjamin Baumann, Ingenieur für Elektrotechnik am Fraunhofer IAF.

Auf der Hannover Messe

Den Einsatz des W-Band-Radars als Teilaspekt einer Prozessautomation präsentieren die Forscher auf der Hannover Messe am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 2, Stand C22 im Bereich der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland. Das Exponat zeigt eine Industriehalle, in der verpackte Güter auf Fließbändern transportiert werden. Das Radar durchleuchtet die an ihm vorbeifahrenden Pakete und prüft deren Inhalt. Fehlerhafte oder unvollständige Verpackungen werden gemeldet und unmittelbar der Logistikkette entnommen.

Weitere Informationen:

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/medien/pressemitteilungen/hannover-messe-2018.h...
https://www.iaf.fraunhofer.de/de/veranstaltungen/hannover_messe_2018.html

Laura Hau | Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF

Weitere Nachrichten aus der Kategorie HANNOVER MESSE:

nachricht Hohe Akzeptanz vor Markteinführung - Die Entwicklung des Großschranksystems VX25 von Rittal
24.04.2018 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Rittal digitalisiert Fertigung - Produktion weltweit nach Industrie 4.0
25.04.2018 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: HANNOVER MESSE >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics