Auf der Fachmesse SPS IPC Drives präsentiert die TU Wien eine Technologie, die RFID-Tags nicht nur lesen, sondern auch ihre Position bestimmen kann.
Funksystem kann RFID-Etiketten aufspüren: Der RFID-Reader
Sie sind klein, brauchen keine Batterie und werden heute milliardenfach eingesetzt. RFID-Tags können zum Erkennen von Autos bei der Mautstelle dienen, zur Überwachung von Industrieprodukten in der Fabrik oder zum Inventarisieren von Waren. An der TU Wien wurde nun eine Methode entwickelt, RFID-Tags nicht nur zu erkennen sondern auch zu lokalisieren. Die Methode funktioniert mit handelsüblichen RFID-Tags, Spezialanfertigungen sind nicht nötig. Bestehende Systeme kann man mit einem neuartigen RFID-Lesegerät ganz einfach nachrüsten. Diese Innovation wird auf der Fachmesse SPS 2015 öffentlich präsentiert.
Das Lesegerät fragt, der RFID-Tag antwortet
Funksystem kann RFID-Etiketten aufspüren: RFID-Tags
„RFID“ steht für „Radio Frequency identification“. Die Tags empfangen von einem Lesegerät ein hochfrequentes elektromagnetisches Signal, das bestimmte Befehle enthält. Dieses Signal wird vom RFID-Tag in veränderter Form reflektiert, dadurch wird die passende Antwort ans Lesegerät zurückgeschickt. Die nötige Energie dafür wird direkt aus dem elektromagnetischen Signal des Lesegerätes geholt, eine eigene Batterie braucht ein RFID-Tag nicht. Anders als beim Barcode-Scannen ist auch nicht unbedingt ein direkter Sichtkontakt zwischen Lesegerät und RFID-Tag nötig.
„Diese Tags sind extrem praktisch. Sie können so klein wie ein Reiskorn sein oder einfach in ein Klebeetikett integriert werden, sie kosten weniger als zehn Cent pro Stück, können bedenkenlos weggeworfen werden und halten praktisch ewig“, erklärt Holger Arthaber von der TU Wien (Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering).
Bisher war es allerdings kaum möglich, die genaue Position eines RFID-Tags zu bestimmen. „Man kann die Zeit zwischen Aussenden des Signals und Ankunft des zurückgeschickten Signals messen – doch weder das Signal noch die RFID-Tags sind auf eine solche Messung ausgelegt, daher war die Genauigkeit dieser Methode bisher recht ungenau“, sagt Holger Arthaber. Er hatte die Idee für eine Funktechnologie, die eine Ortsmessung der Tags mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich möglich macht.
Zusätzliches Lokalisierungssignal
Dem gewöhnlichen Funksignal des Lesegerätes wird zusätzlich ein Lokalisierungssignal überlagert, das sich periodisch wiederholt. Dieses Lokalisierungssignal ist so schwach, dass es vom RFID-Tag unerkannt bleibt und seine Antwort auf das eigentliche Funksignal nicht beeinflusst. Allerdings werden Teile des Lokalisierungssignals trotzdem vom RFID-Tag reflektiert. Holger Arthaber und sein Team fanden eine Methode, mit der man durch ein kluges Aufaddieren der zeitlich wiederkehrenden Signale diese schwache Antwort im Lesegerät von zufälligem Rauschen zuverlässig unterscheiden kann.
„Wenn wir in der Antwort des RFID-Tags das Muster des Lokalisierungssignals herauslesen können, dann lässt sich die Laufzeit des Signals und damit auch der Abstand berechnen.“
Die Lokalisierungs-Technologie wurde patentiert und vom österreichischen Patentamt als eine der besten Erfindungen des Jahres ausgezeichnet.
Weitere Neuheiten
Außerdem präsentieren die TU Wien sowie einer ihrer Firmenpartner auf der SPS IPC Drives (Nürnberg, 24.-26.11.2014) in Halle 4-Stand 548 fünf weitere Innovationen:
Erstmals werden auf der SPS ein Synchronmotor, der ohne Seltenerdmetalle auskommt, sowie ein Magnetlager vorgestellt, das auch für höchste Drehzahlen geeignet ist, die beide sensorlos geregelt sind – wodurch eine Erhöhung der Ausfallssicherheit und eine Reduktion der Produktions- und Wartungskosten erreicht wird.
Die effiziente Entwicklung von Anlagen für Industrie 4.0 mittels AutomationML-Modellen wird erstmals auf der SPS mit einer Plattform für paralleles Engineering vorgestellt. Diese erlauben paralleles Round-Trip Engineering und kostengünstige Erstellung von Simulationen, mit bis zu 40% Zeitersparnis.
Anhand eines Prüfstandes für Stromabnehmer von Hochgeschwindigkeitszügen wird erstmals präsentiert, wie hochdynamische mechatronische Systeme und Regelkonzepte effizienter entwickelt werden können.
Die Firma Tectos stellt erstmals auf der SPS ihre neuen Wellensysteme und Dockmechanismen für Prüfstände unterschiedlicher Art vor, die teilweise in Kooperation mit der TU Wien entwickelt wurden.