Alternativer 3D-Blick
3D-Radarbildgebung mit Millimeterwellen-Technologie
Neueste Millimeterwellen-Radartechnologie bietet in vielen Applikationen einen, im Vergleich zu herkömmlichen optischen Kameras, alternativen oder ergänzenden Blick auf herausfordernde Applikationen in einem Bereich des Spektrums, der manch verstecktes Detail offenbart.
Bild: ©Timo JaeschkeDie Fortschritte in der Silizium-Germanium (SiGe) Technologie für Millimeterwellen-Radarsysteme, die in den letzten Jahren durch die Sensorik für das autonome Fahren erzielt wurden, führen mittlerweile zur Verfügbarkeit von günstigen und industrietauglichen Sensoren im Frequenzbereich bis 300GHz mit immer größeren Bandbreiten. Diese ermöglichen es, die dielektrischen Eigenschaften von Materialien sichtbar zu machen.
Bild: ©Timo Jaeschke
Bild: Fraunhofer FHRUSB-Radarsensor bei 240GHz
In Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer FHR und der Ruhr-Universität Bochum wurde ein miniaturisierter USB Radarsensor bei 240GHz mit einer spektralen Bandbreite von bis zu 61GHz entwickelt. Durch meanderförmige mechanische Scanbewegungen des Sensors mit einer fokussierten Linsenantenne ist auch die Aufnahme von 3D-Bildern möglich. Der mechanische Scan ist zur schnelleren Abbildung auf Grund der günstigen Sensorkosten auch durch eine vollbesetzte Scanzeile auf einem Förderband machbar. Dabei wird die Fokussierung in Bewegungsrichtung des Bandes mittels Synthetischer Apertur Radarverfahren (SAR) durchgeführt, analog zur Radarbildgebung mittels Satellit oder Flugzeug. Dadurch erreicht man gegenüber einer Fokuslinse eine rechnerische Fokussierung in allen Höhenebenen. So lassen sich auch größere 3D-Objekte wie ein Gehäuse (Bild 1) in allen Ebenen fokussiert darstellen. Das Objekt wurde dabei direkt durch den Plexiglasdeckel aufgenommen. Dank Millimeterwellen ist dies auch durch gefärbte Plexiglasdeckel möglich, die mit sichtbarem Licht nicht untersuchbar sind. Auch eine Materialcharakterisierung ist möglich: das Fraunhofer FHR setzt im Projekt Blackvalue erfolgreich eine Radar-Scanzeile in Kombination mit Kamerasystemen und Deep-Learning Algorithmen zur sortenreinen Trennung von schwarzen Kunststoffen im Recyclingprozess ein.
Millimeterwellen MIMO-Kamera
Bei Applikationen die keine Bewegung des abzubildenden Objektes erlauben, ist zur Erzeugung eines 3D-Bildes eine technisch aufwändige mit vielen Sende- und Empfangskanälen besetzte 2D-Radarapertur notwendig. Neueste Forschungen ermöglichen die Nutzung von teilbesetzten MIMO-Arrays mit z.B. 32 Kanälen, die durch den Einsatz der kostengünstigen SiGe-Chip-Technologie die Realisierung von 3D-Radarkameras ermöglichen. Bild 3 zeigt einen ersten Prototypen einer Achtkanal MIMO-Radarkamera des Fraunhofer FHR zur Bildgebung. Diese erlaubt die Navigation von Search- & Rescue-Robotern nach Katastrophenfällen in verrauchten Umgebungen, kann aber auch in anderen Applikationen in denen optische Systeme versagen, z.B. Stahlwerken in denen es besonders im Winter zu starker Dampfbildung kommt, zur Bildgebung eingesetzt werden.
Neueste Millimeterwellen-Radartechnologie bietet in vielen Applikationen einen, im Vergleich zu herkömmlichen optischen Kameras, alternativen oder ergänzenden Blick auf herausfordernde Applikationen in einem Bereich des Spektrums, der manch verstecktes Detail offenbart.
Bild: ©Timo JaeschkeDie Fortschritte in der Silizium-Germanium (SiGe) Technologie für Millimeterwellen-Radarsysteme, die in den letzten Jahren durch die Sensorik für das autonome Fahren erzielt wurden, führen mittlerweile zur Verfügbarkeit von günstigen und industrietauglichen Sensoren im Frequenzbereich bis 300GHz mit immer größeren Bandbreiten. Diese ermöglichen es, die dielektrischen Eigenschaften von Materialien sichtbar zu machen.Bild: ©Timo Jaeschke
Ruhr-Universität Bochum
Dieser Artikel erschien in inVISION 3 2017 - 06.06.17.Für weitere Artikel besuchen Sie www.invision-news.de
