Radar mit einer Genauigkeit von einem Mikrometer

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Einen gemeinsamen Rekord haben Wissenschaftler des KIT und der Ruhr-Universitä t Bochum aufgestellt: Ein Radarsystem misst mit einer Genauigkeit von einem Mikrometer. Damit sollen sich neue Mö glichkeiten in der Produktions- und Anlagentechnik erö ffnen lassen. Abstä nde prä zise zu bestimmen, wird in der Fertigungstechnik immer wichtiger – beispielsweise fü r die genaue Ansteuerung von Robotern, die Produktion von mikromechanischen Bauteilen oder die Steuerung von Werkzeugmaschinen. Dabei werden hä ufig Glasmaß stä be, induktive Sensoren oder Lasermesssysteme zur Abstandsmessung eingesetzt. Maß stä be aus Glas sind sehr prä zise und ermö glichen eine mikrometergenaue Messung, sind aber fü r den tä glichen Einsatz zu unflexibel und zu kostenaufwendig.

Induktive Sensoren, die Abstä nde mit Spule, Magnetfeld und Bewegung messen, arbeiten berü hrungslos und damit verschleiß frei, sind jedoch in ihrer Messwiederholrate beschrä nkt. Laser ermö glichen ebenfalls eine hochgenaue Messung, eignen sich aber nicht fü r Umgebungen mit Staub, Feuchtigkeit oder stark verä nderlichen Lichtverhä ltnissen. Demgegenü ber kö nnen Radarsignale sowohl Staub als auch Nebel gut durchdringen. Radarsysteme werden bis jetzt allerdings vornehmlich zur Wetterbeobachtung, Luftü berwachung oder Abstandsmessung in Automobilen eingesetzt.

Wissenschaftler am Institut fü r Hochfrequenztechnik und Elektronik (IHE) des Karlsruher Instituts fü r Technologie (KIT) um Prof. Thomas Zwick und am Lehrstuhl fü r Integrierte Systeme der Ruhr-Universitä t Bochum (RUB) um Prof. Nils Pohl haben nun ein Radarsystem zur Abstandsmessung entwickelt und erfolgreich eingesetzt. Dieses Radarsystem zeichnet sich durch eine zuvor nicht erreichte Prä zision aus: Bei einem gemeinsamen Versuch im Juli dieses Jahres erreichten die Karlsruher und Bochumer Forscher mit einer Genauigkeit von einem Mikrometer einen neuen Rekordwert fü r Radarabstandsmessungen. Ein Mikrometer entspricht einem millionstel Meter. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa 40 bis 60 µm dick.

Zur Messung setzen die Wissenschaftler ein Dauerstrichradar ein, dessen Sender wä hrend der Dauer des Messvorgangs ununterbrochen arbeitet. Die RUB-Forscher entwickelten die Hardware, die Wissenschaftler des KIT die Algorithmik. Das Radarsystem mit speziellem Messaufbau erlaubt die mikrometergenaue Messung von Abstä nden bis zu mehreren Metern im Freiraum. Im Vergleich zu Lasersystemen sind diese nicht nur kostengü nstiger, sondern bieten auch die Mö glichkeit, selbst absolute Positionen eindeutig zu messen. Durch den quasi unbegrenzten Eindeutigkeitsbereich ist das Radar dem Laser weit ü berlegen.