National Instruments »Sensorfusion wird in der Praxis unerlässlich«

Rahman Jamal, National Instruments

In unserer Umgebung erfassen unzählige Sensoren ebenso unzählige Parameter – sei es Temperatur, Position, Bewegung und vieles mehr. Oft ergibt sich jedoch erst durch Kombination bzw. Fusion unterschiedlicher Sensoren und Sensortechnologien ein wirklich vollständiges Bild. Zwei Praxisbeispiele.

»Unter Sensorfusion bzw. Sensordatenfusion versteht man – vereinfacht gesagt – die Verknüpfung von Daten unterschiedlichster Sensoren, mit dem Ziel, fundiertere Entscheidungen treffen zu können«, erklärt Rahman Jamal, Global Technology & Marketing Director von National Instruments. »Etwas praxisorientierter formuliert: Bewertet man die Sensordaten unterschiedlicher Quellen einzeln und trifft daraufhin Entscheidungen, sind diese unsicherer, als würde man die Quellen von vorneherein miteinander verknüpfen, synchronisieren, etc.« Vor allem in der Industrie 4.0 und im Bereich der autonomen Fahrzeuge – zwei Bereichen mit immensem Wachstumspotenzial – sei die tragende Rolle der Sensorfusion klar zu erkennen. 

Sensorfusion in der Industrie 4.0

Die smarte Fabrik steht und fällt mit der in der Produktion vorhandenen Sensorik. Jedoch werden mechanische, thermische, elektrische, magnetische, strahlende oder chemische Sensoren im realen Produktionsumfeld nur sehr eingeschränkt genutzt. »Das liegt vor allem daran, dass die vorhandenen Sensoren nicht direkt in ein Produktionsumfeld integriert werden können, weil sie eher eine Laborlösung darstellen, sehr teuer oder nicht Online-fähig sind«, führt Jamal aus. »Doch selbst wenn die Sensoren zum Einsatz kommen, genügt es nicht etwa, die Daten einfach nur zu sammeln. Um wirklich einen Mehrwert zu bieten, muss die Sensorik Technologiewissen in Form aktueller Daten über den Prozess- und Maschinenzustand in der Produktion verfügbar machen – etwas, das heute so noch nicht erfüllt wird.« 

Den Grund für ein solches Erfordernis…

...sieht der Experte darin, dass die Messsignale eines Sensors häufig nicht eindeutig sind. So führe beispielsweise die Auswertung der Signale eines Kraftsensors ohne die Information über die Position von Werkstück und Werkzeug zu einer Fehlinterpretation. Zudem sei eine erweiterte Signalverarbeitung immer nötig, um eine modellbasierte Interpretation der erzeugten Qualitäten oder der Zustände von Werkzeug, Maschine und Hilfsmittel zu erlauben. »Aus diesem Grund werden unter anderem Multisensorsysteme entwickelt, die mehrere Größen im System erfassen«, erklärt Jamal. »Dabei handelt es sich um Netzwerke von Sensoren oder um integrierte Lösungen, die die Messung unterschiedlicher Messgrößen über ein einziges Sensorsystem erlauben. Das treibt die Sensorfusion voran, die eine kombinierte intelligente Signalverarbeitung mehrerer Messgrößen eines Multisensorsystems beschreibt.« 

Im Hinblick auf einen industriellen Einsatz…

...im Kontext der digitalen Produktion muss die Entwicklung nach Überzeugung des Experten jedoch noch deutlich weiter gehen. Zu den wichtigsten Faktoren zählt er die Kostensenkung, die Miniaturisierung bei integrierten Sensoren und die Weiterentwicklung der internen Signalverarbeitung.