Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHRµRadas auf der K-Messe: Kompakte Radarsensorik für die industrielle Prozessüberwachung
Das Fraunhofer FHR präsentiert die aktuelle Entwicklung im Bereich hochintegrierter Radartechnologie: den Demonstrator µRadas. Dabei handelt es sich um einen ressourcen- und energieeffizienten, mikrocontrollerbasierten Radarsensor mit integrierter Signalverarbeitung. Mit dieser Echtzeitsignalverarbeitung zur hochgenauen Entfernungsmessung bei Messraten bis zu 4 kHz demonstriert er die Anwendungsreife hochintegrierter Radarsensorik für die industrielle Prozessüberwachung und Qualitätssicherung.
Die modulare Backend-Struktur erlaubt eine skalierbare Konfiguration, die sich besonders für Anwendungen mit geringerem Energieverbrauch eignet. Außerdem unterstützt sie synchronisierte Operationen mehrerer Sensoren in Sensorverbünden. Anpassungen zur Laufzeit von Parametern wie Abtastfrequenz, Auflösung und Datenübertragungsrate sind ebenfalls möglich. Der modulare Ansatz zieht sich durch das gesamte Systemdesign und ermöglicht die Integration verschiedener Frontends, darunter MMICs, die bei 80 GHz mit 25 GHz Bandbreite oder bei 150 GHz mit 56 GHz Bandbreite betrieben werden können.
Ein wesentlicher Vorteil der vom Fraunhofer FHR entwickelten SiGe (Silizium-Germanium) MMICs der Radar-Frontends ist der hohe Integrationsfaktor, der die Entwicklung kompakter Sensoren mit Abmessungen von ca. 130 mm x 70 mm x 50 mm pro Sensor-Einheit ermöglicht. Dadurch können Messsysteme an schwer zugänglichen Stellen in der gesamten Prozesskette eingesetzt werden.
Anwendungsbereiche
Die Hauptanwendungsbereiche dieser Technologie umfassen die Abstandsmessung von Metall- oder Kunststoffoberflächen mit anschließender Oberflächenrekonstruktion (z. B. Bandlauf und -position, Breite und Dicke von Walzgütern oder Kunststoffrohren) sowie die zerstörungsfreie Prüfung in der Prozesskontrolle. Elektrisch nichtleitende Materialien werden durchleuchtet. So können auch innenliegende Strukturen, wie etwa Wandstärken oder Schichtdicken, für die Qualitätskontrolle zugänglich gemacht werden ohne das Material zu beschädigen.
Der ausgestellte Demonstrator kombiniert eine Sensor-Einheit mit Linear- und Rotationsmotoren, um die Oberfläche eines Objekts präzise abzutasten. Er ermöglicht die 2D- und 3D-Bildgebung für Positionierungsaufgaben und Oberflächeninspektion. Die Messwerte für Distanz, Amplitude und Phase werden im Sensor verarbeitet und zur Analyse an die Verarbeitungseinheit weitergeleitet, wodurch detaillierte dreidimensionale Punktwolken zur Objektanalyse entstehen.
Über das Fraunhofer FHR
Das Fraunhofer FHR ist eines der führenden und größten europäischen Forschungsinstitute auf dem Gebiet der Hochfrequenz- und Radartechnik. Für seine Partner entwickelt das Institut maßgeschneiderte Konzepte, Verfahren und Systeme für elektromagnetische Sensorik vom Mikrowellen- bis in den Terahertz-Bereich.
Kernthema der Forschungsarbeiten am Fraunhofer FHR sind Sensoren für präziseste Abstands- oder Positionsbestimmung sowie bildgebende Systeme mit Auflösungen bis in den unteren einstelligen Millimeterbereich. Das Anwendungsspektrum dieser Geräte reicht von Systemen für Aufklärung, Überwachung und Schutz bis hin zu echtzeitfähigen Sensoren für Verkehr und Navigation sowie Qualitätssicherung und zerstörungsfreies Prüfen. Dabei zeichnen sich die Systeme des Fraunhofer FHR durch Zuverlässigkeit und Robustheit aus.