Robotik-Labor prüft neuste Sensor-Entwicklungen

Extrem flexibel und in alle Richtung drehbar ist dieser innovative Messplatz am Fraunhofer IAF: Mit verschiedenen Messköpfen ausgestattet, kann ein frei beweglicher Roboterarm sowohl Materialproben als auch die Strahlungscharakteristik von Millimeterwellen-Antennen im Raum messen und neueste Sensor-Entwicklungen prüfen.
 

Das Robotik-Labor am Fraunhofer IAF bietet einen Messplatz für die unterschiedlichsten Prüfszenarien: Aktuell nutzen die Forscher des IAF den beweglichen Helfer unter anderem bei Messungen für das Projekt »InFaRo«. Das Projekt beschäftigt sich mit einem verbesserten Prüfverfahren für Rotorblätter von Windkraftanlagen auf Materialschäden. Mithilfe des Roboters entstehen dabei dreidimensionale Bilder von Materialproben. Enthaltene Schäden und Fehler können damit präzise aufgespürt werden.

  

Der frei bewegliche Messkopf kann für verschiedene Messszenarien vorprogrammiert werden.

© Fraunhofer IAF

Ausstattung auch mit Sensoren möglich

Die im Messsystem des Roboterarmes verwendeten Mikrochips wurden alle am Fraunhofer IAF entwickelt und hergestellt. Dazu gehören Schaltungen im Radar-Frontend wie ein Mischer, samt integriertem rauscharmen Verstärker, zur Frequenzumsetzung, der als Signal-Empfänger dient oder Frequenzvervielfacher, welche die erzeugten Radarsignale in den Millimeterwellenbereich transformieren. Ein eigens für den Roboter entwickeltes Halte-Werkzeug fokussiert das Radarsignal des Roboters auf einen Punkt. Dadurch können selbst dickste Proben mit einer hohen Auflösung gemessen werden um noch den kleinsten Fehler tief verborgen im Material sicher zu detektieren.


Der Messkopf kann je nach Anforderung angepasst werden. Ausgestattet mit Radarsensorik kann er unter anderem die sichere Mensch-Roboter-Kollaboration in einer Industriehalle testen. Im Rahmen des Projektes »RoKoRa« werden solche Messungen aktuell durchgeführt. Dabei scannen die Radarsensoren die unmittelbare Umgebung des Roboterarmes auf ein mögliches Eindringen in eine zuvor fest gelegte Schutzzone hin ab. Wenn Gefahr für den Menschen droht, kann der Roboterarm sofort gestoppt werden. Eine komplementäre Sicherheitstechnik zu optischen Sensoren zu bieten, die mehr Sicherheit für Menschen in Industriehallen verspricht, ist dabei eines der Projektziele. Denn wo rein optische Sensoren versagen, beispielsweise bei Rauch oder sehr hohen Temperaturen, bieten Radarsysteme eine gute Alternative. Am Fraunhofer IAF entwickeln die Forscher ein kompaktes, kostengünstiges W-Band-Radar, das modular aufgebaut ist und vielfältige und flexible Anwendungen möglich macht.

    

Vielseitig einsetzbar: Das Robotik-Labor am Fraunhofer IAF                       Detailaufnahme des Messystems im Roboter

© Fraunhofer IAF                                                                                       © Fraunhofer IAF

Flexibel messen in 3D - auch bei höchsten Frequenzen

Doch nicht nur Flächen und Materialproben können mit dem Roboterarm geprüft werden – gerade für Messungen, bei denen sich das zu untersuchende Material nicht auf zwei Dimensionen beschränkt, ist der frei bewegliche Messkopf ideal. Aktuell planen die Wissenschaftler des Fraunhofer IAF beispielsweise, den Roboter mit einem passenden Messaufsatz auszustatten, um die Feldverteilung von Millimeterwellen im Raum zu messen. Dies ermöglicht es selbst kleinste Antennen, für höchste Frequenzen, genau zu charakterisieren. Dabei geht es um das Forschungsgebiet des ultraschnellen Richtfunks, welches am Fraunhofer IAF eine wichtige Stellung einnimmt: Mit institutseigenen multifunktionalen Mikrochips werden unter anderem Antennen ausgestattet, die präzise drahtlose Punkt-zu-Punkt-Verbindungen im Millimeterwellenbereich ermöglichen. Gerade für die schnelle Datenübertragung oder Anwendungen aus dem Bereich Industrie 4.0 sind solche Funkstrecken enorm wichtig. Die exakte Richtung, Intensität und Form der Abstrahlung von Millimeterwellen spielt dabei eine entscheidende Rolle. Mit dem Robotik-Labor wäre eine Messung genau dieser Parameter schnell und präzise möglich, denn die freie Bewegung des Roboterarmes misst die Abstrahlung einer Antenne im gesamten Raum. Die Ergebnisse einer solchen Messung können sehr anschaulich als 360-Grad-Aufnahme dargestellt werden, und machen damit die Antennen optimal auf ihren jeweiligen Einsatzzweck anpassbar.

Unsere Messlabore können auch von Ihnen genutzt werden:

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Weiterführende Informationen

 

Projekt »InFaRo«

Mehr Informationen zu dem Projekt InFaRo finden Sie hier

 

Projekt »RoKoRa«

Mehr Informationen zu dem Projekt »RoKoRa« finden Sie hier

 

Hochfrequenzelektronik

Weitere Informationen zur Hochfrequenzelektronik am Fraunhofer IAF finden Sie hier: