Verknüpfte Sensordaten

Bei der Sensorfusion hilft eine skalierbare und offene Plattform

| Redakteur: Hendrik Härter

Rahman Jamal, National Instruments: „Mit unserer skalierbaren und offenen Plattform lassen sich die Herausforderungen der Sensorfusion meistern.“
Rahman Jamal, National Instruments: „Mit unserer skalierbaren und offenen Plattform lassen sich die Herausforderungen der Sensorfusion meistern.“ (Bild: National Instruments)

Mit Hilfe der Sensorfusion werden Daten von ganz unterschiedlichen Sensoren verknüpft. Anwender können von einer skalierbaren und offenen Plattform unterstützt werden. Wir sprachen mit Rahman Jamal von National Instruments.

Im Zusammenhang mit Industrie 4.0 und vernetzten oder autonomen Fahrzeugen taucht der Begriff „Sensordatenfusion“ oder kurz „Sensorfusion“ vermehrt auf. Denn gerade in diesen beiden Bereichen mit immensem Wachstumspotenzial ist die tragende Rolle der Sensorfusion deutlich erkennbar. Unter dem Term „Sensorfusion“ versteht man, vereinfacht gesagt, den Prozess der Verknüpfung von Daten unterschiedlichster Sensoren. Diese Verknüpfung soll es gestatten, fundiertere, da mit mehr Informationen untermauerte, Entscheidungen zu treffen. Denn synchronisiert man Sensordaten mehrerer Quellen von vorneherein miteinander und betrachtet sie konsolidiert, so sind daraufhin gefällte Entscheidungen wesentlich sicherer, als wenn man die Daten einzeln bewertet.

Aber nicht nur bei der Industrie 4.0 und den autonomen Fahrzeugen ist es notwendig, Sensordaten zu verknüpfen. Auch in der Unterhaltungselektronik oder Medizintechnik sind ähnliche Anforderungen gefragt. Doch um den Rahmen dieses Beitrags nicht zu sprengen, sollen im Folgenden die erwähnten Themengebiete Industrie 4.0 und autonomes Fahren näher betrachtet werden.

Die vernetzte Industrie 4.0 und die Sensorik

Die smarte Fabrik der Zukunft steht und fällt mit der in der Produktion nutzbaren Sensorik. Im realen Umfeld der heutigen Produktion werden mechanische, thermische, elektrische, magnetische, strahlende oder chemische Sensoren jedoch nur in eingeschränktem Maße eingesetzt. Der Grund dafür ist schlichtweg der, dass die vorhandenen Sensoren sich nicht direkt in ein Produktionsumfeld integrieren lassen, weil sie entweder eher eine Laborlösung darstellen, sehr teuer oder aber nicht onlinefähig sind. Und selbst wenn Sensoren eingesetzt werden, ist es nicht ausreichend, einfach nur deren Daten zu erfassen. Einen echten Mehrwert liefert die Sensorik durch aktuelle Informationen über den Prozess- und Maschinenzustand in der Produktion. Denn die Messsignale eines Sensors sind häufig nicht eindeutig. Wertet man beispielsweise die über einen Kraftsensor erfassten Signale ohne die Information über die Position von Werkstück und Werkzeug aus, so kann das zu einer Fehlinterpretation führen. Ferner erfordert es immer eine erweiterte Signalverarbeitung, soll eine modellbasierte Interpretation der erzeugten Qualitäten oder der Zustände von Werkzeug, Maschine und Hilfsmittel möglich sein. Deshalb werden Multisensorsysteme entwickelt – Netzwerke von Sensoren oder integrierte Lösungen, die es erlauben, mehrere Messgrößen über ein Sensorsystem zu erfassen. Das wiederum treibt die Sensorfusion voran, also die kombinierte intelligente Signalverarbeitung mehrerer Messgrößen eines Multisensorsystems. Um solche Systeme im Umfeld der digitalen Produktion nutzen zu können, sind jedoch weitere Entwicklungen erforderlich: gesenkte Kosten, die Miniaturisierung bei integrierten Sensoren oder die Weiterentwicklung der internen Signalverarbeitung.

Eine skalierbare und offene Plattform

Auch in vernetzten Fahrzeugen steigt die Zahl der Sensoren, die allesamt miteinander verknüpft werden müssen. Inzwischen sind in den Autos nicht nur GPS-Sensoren, die die genauen Koordinaten des Kfz definieren, sondern zunehmend auch Sensoren zur erhöhten Sicherheit. So wäre ein autonom fahrendes Auto ohne Radarsensoren undenkbar. Doch auch LIDAR-Sensoren, die die über Infrarotlaserstrahlen das Abtasten der Umgebung ermöglichen, als auch Kamera- und Ultraschallsensoren gewinnen mehr und mehr an Bedeutung. Letztere spielen insbesondere beim Manövrieren in engen Umgebungen, beim Rückwärtsfahren, eine große Rolle. Und sie dürfte künftig noch größer werden – man denke an autarke Einparkmanöver. Außerdem stellen diese Sensoren eine Alternative zu Radarsensoren dar, die bei der Überwachung des toten Winkels eingesetzt werden.

Doch bei allen Vorteilen der Sensorfusion, egal ob in der Produktion, beim autonomen Fahren, in der Medizintechnik, Unterhaltungselektronik oder anderen Branchen, birgt sie doch auch Herausforderungen. Insbesondere sind hier die Entwicklung, Integration und auch die Datensicherheit zu nennen. All das lässt sich nur über eine skalierbare und offene Plattform bewerkstelligen, die durch ein umfangreiches Ökosystem ergänzt wird. Mit der Plattform von NI aus modularer Hardware wie PXI, offener Software wie LabVIEW und dem Ökosystem aus Entwicklern, Partnern, Integratoren oder zur Verfügung gestellten geistigen Eigentums (IP) ist der Anwender gut aufgestellt, wenn es um die Bewältigung dieser Herausforderungen der Zukunft geht.

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