Forscher am Fraunhofer IPMS haben einen draht- und batterielosen RFID-Sensor entwickelt, der Temperatur und Verformungen an metallischen rotierenden Bauteilen wie Wellen oder Spindeln überwachen kann. Auf der Fachmesse embedded world vom 27. Februar bis 1. März 2018 in Nürnberg zeigen die Experten ihr Komplettangebot für die Automatisierungsbranche.
Betreiber von hochautomatisierten Produktionsanlagen tun gut daran, den Zustand ihrer Anlagen und Maschinen stets genau im Blick zu haben. Wer fehlerhafte Prozesse oder einen vorzeitigen Verschleiß an Werkzeugen frühzeitig feststellt, kann Schäden an Maschinen und Produktionsausfälle vermeiden und betriebliche Abläufe optimieren.
Die Integration von Sensoren an Wellen oder Spindeln von Werkzeugmaschinen ist in der Praxis allerdings häufig nicht so einfach. »Kabel oder Batterien sind an rotierenden Bauteilen nur mit viel Aufwand integrierbar, daher eignen sich drahtlose Sensorsysteme meist besser.« erklärt Dr. Andreas Weder, Entwicklungsleiter am Fraunhofer IPMS. RFID-Sensoren zählen zu solchen drahtlosen Sensor-Systemen. Hier wird, die aus der RFID-Technologie bekannte drahtlose Daten- und Energieübertragungstechnik von Lesegerät zu Sensor ausgenutzt. Das Lesegerät speist den Sensor mit Energie, um die Messung durchzuführen und anschließend die Messwerte zu übertragen. »Wer die Auto-ID-Technologie RFID kennt, weiß, dass die drahtlose Übertragung von Sensortransponder zu Lesegerät in metallischen Umgebungen eine besondere Herausforderung ist, da Metall elektromagnetische Wellen teilweise in ungewollter Weise reflektiert und die notwendige Energie so nicht am Sensor ankommt.« erklärt Weder. »Durch eine spezielle Antennengeometrie, konnten wir diesen Effekt ausgleichen. Gleichzeitig haben wir den Sensortransponder an die Bauform der Welle angepasst.«
Mit intelligenten Softwarelösungen ist auch die Integration in bestehende Produktionsumgebungen und die Anbindung an vorhandene Leitsysteme einfach zu realisieren. Andreas Weder erläutert: »Für die erfolgreiche Systemintegration von drahtlosen RFID-Sensor-Systemen ist oft umfängliches Know-How von ASIC- und Antennendesign über die Sensortag-Entwicklung bis hin zur Sensor-, System- und Cloud-Integration notwendig. Eine Middleware, der sogenannte RFID-OPC-UA-AutoID-Server (ROAD-Server), setzt die OPC-UA AutoID-Companion-Spezifikation entsprechend für RFID-Sensor-Komponenten um und ermöglicht damit eine herstellerunabhängige, standardkonforme Kommunikation für die industrielle Automatisierung. So lassen sich beliebige Lesegeräte, Identifikations- und Sensor-Transponder in den verschiedenen Frequenzbereichen (LF, HF, UHF und NFC) und von verschiedenen Herstellern einheitlich ansprechen.«
Wer sich für die RFID-Sensor-Module des Fraunhofer IPMS interessiert, kann sich auf Europas führender Fachmesse für eingebettete Systeme »embedded world« vom 27. Februar bis 1. März 2018 in Nürnberg ein Bild machen. Die Entwickler des Fraunhofer IPMS präsentieren mit unterschiedlichen Sensoren bestückte Mustersysteme und beraten bei der Implementierung von RFID-Sensor-Systemen. Zu finden ist die Ausstellung des Fraunhofer IPMS in Halle 3 am Stand 123.
Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme