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Montag, 22. Januar 2018

Sensortechnik

Kleiner, schneller, schlauer

Von Oliver Klempert | 17. November 2016 | Ausgabe 46

Der Datenhunger in der Industrie wächst. Sensorherseller profitieren davon. Nun gilt es, die gewonnenen Informationen richtig zu verarbeiten.

SPS-Sensor-BU
Foto: Sick AG

Im Visier: Sensoren sorgen in der Produktion für gleichbleibende Qualität. Ihre Daten werden verstärkt in digitale Prozessketten eingebunden.

Sahen sich Sensorhersteller in der Vergangenheit als reine Produktlieferanten für andere Branchen, wächst inzwischen das Bewusstsein, dass sie mit ihren Produkten zunehmend auch zum Datenlieferanten für Analysesysteme in vernetzten Produktionsumgebungen werden. Denn die vielfältigen Informationen zu physikalischen und chemischen Messgrößen bilden die Grundlage für weitere Prozessoptimierungen. Optische Sensoren garantieren zum Beispiel in Lichtschranken die Sicherheit im Umgang mit Maschinen oder sie erlauben eine Überwachung und Steuerung von Roboterarmen. Druck- und Kraftsensoren wachen über die Belastung von Bauteilen und Drehmomentsensoren sorgen z. B. für sichere Verschraubungen.

Zu der Vielfalt der Funktionsprinzipien kommen nun noch weitere Herausforderung hinzu. Grund dafür ist, dass die Produktions- und Prozessautomatisierung im Kontext von Industrie 4.0 von einem Sensor neben der Detektion und Signalaufbereitung auch die Kommunikation mit anderen Sensoren oder Systemen verlangt. So muss ein Sensor heute nicht nur den Zustand einer Maschine wie einer rotierenden Druckwalze überwachen und kleinste Fehlstellungen anzeigen. Er soll auch Abweichungen vom Normzustand aktiv einem anderen System melden, das dann auf dieser Basis etwa eine Wartung auslöst.

„Durch den Einsatz von Sensorik haben Unternehmen die Möglichkeit, neue Geschäftsmodelle zu erschließen“, erläutert Mathias Gollwitzer, Vorstand des Technologieunternehmens First Sensor aus Berlin. Die Sensorikbranche arbeitet laut Gollwitzer dabei bereits an einer neuen Sensorgeneration, um die Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft voranzutreiben. „Wir beschäftigen uns intensiv mit neuen Materialien, mit Lösungen für das Energiemanagement und für die Kommunikation in komplexen Sensorsystemen. Unser Ziel ist es, Sensoren in Zukunft leistungsfähiger zu machen.“ Die Sensorik habe das Zeug dazu, den Weg in die digitale Welt zu ebnen.

Dies soll auch auf der Automatisierungsmesse SPS/IPC/Drives vom 22. bis 24. November in Nürnberg deutlich werden – sowohl bei den Spezialisten auf dem Gemeinschaftsstand des AMA Fachverbands für Sensorik als auch bei den Automatisierungslösungen der zahlreichen Aussteller. „Insgesamt präsentiert sich die Sensorik und Messtechnik als eine stabile und wachsende Zukunftsbranche“, berichtet AMA-Geschäftsführer Thomas Simmons.

Das spürt auch die Bildverarbeitungsbranche. „Sie wächst seit Jahren kontinuierlich. Allein in Deutschland hat sich der Umsatz innerhalb von zehn Jahren verdoppelt, ein Ende des Booms ist nicht in Sicht“, erklärt Olaf Munkelt, Vorsitzender des Vorstands im VDMA-Fachverband Industrielle Bildverarbeitung. Hierzulande werde die Branche in diesem Jahr einen neuen Rekordumsatz in Höhe von mindestens 2,2 Mrd. € erreichen.

Nicht zuletzt wegen kleinerer, schnellerer und sehr präziser Sensoren ist die Bildverarbeitung „Made in Europe“ zur Schlüsseltechnologie für die weltweite Automatisierung geworden. Maschinen können dank der Kamerasysteme mit industrietauglichen Beleuchtungssystemen und Auswertungssoftware quasi sehen und verstehen. Die Einsatzmöglichkeiten nehmen jedes Jahr zu: „Ob Lebensmittelerkennung ohne Barcode im Supermarkt oder Garnelensortierung auf einem Fischkutter – die Bildverarbeitung erweist sich als echter Alleskönner“, sagt Munkelt. Wachstumstreiber waren im vergangenen Jahr allerdings insbesondere intelligente Verkehrssysteme, medizinische Diagnoseapparate und Operationstechnik sowie Sicherheit und Überwachung.

Auch auf der Automatisierungsmesse in Nürnberg ist die Vielfalt groß. Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) aus Erlangen stellt beispielsweise den 3-D-Magnetfeldsensor „HallinOne“ vor. Dessen Technologie erfasst Magnetfelder aller drei Raumdimensionen in einem Sensorchip. Während konventionelle Hallsensoren ausschließlich für senkrecht zur Chipoberfläche gelegene Magnetfelder empfindlich sind, misst das System zusätzlich Magnetfelder, die parallel zur Chipoberfläche ausgerichtet sind. Mit der kompakten Lösung können etwa berührungslose Positionsmessungen erfolgen.

Industrietaugliche Messgenauigkeit und Signalaufbereitung vereint Messtechnikspezialist Althen aus Kelkheim in einem Sensor. Dazu nutzt das Unternehmen faseroptische Sensoren des kanadischen Herstellers Opsens Solutions, die mit breitbandigem weißen Licht arbeiten und unabhängig von der Intensität des Lichtsignals sind. „Störgrößen wie Temperaturänderungen, elektrische Felder oder Vibration haben keinen negativen Einfluss auf das Messsignal, was einen großen Vorteil gegenüber der Faser-Bragg-Technologie darstellt“, erklärt Produktmanager Michael Schenker. Laut Hersteller sind die Sensoren eigensicher und können damit die Messgrößen Druck, Temperatur, Dehnung und Weg sogar in explosionsgefährdeten Umgebungen erfassen.

Sensoren, die Daten vorverarbeiten, filtern und komprimieren, werden aus Sicht des Herstellers Sick in Waldkirch immer wichtiger. Für Anwender gehe es künftig weniger darum, viele Daten zu sammeln, als aussagefähige Daten für genaue Analysen zu erhalten. In Zukunft könnten Sensoren damit Maschinen sogar direkt auf der Maschinenebene steuern, glaubt man bei dem Sensorspezialisten.ciu

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