Sensible Maschinen

17. Jänner 2012, 18:21
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Hubert Zangl entwickelt elektrische Sensoren, die Unfälle vermeiden sollen

Maschinen helfen, Kraft und Zeit zu sparen, doch ihr Einsatz fordert mitunter einen hohen Preis. Zahllose Arbeitsunfälle zeugen davon, welche Gefahrenquelle sie darstellen können. Konventionelle Sicherungssysteme weisen hier noch große Lücken auf. Abhilfe könnten spezielle Sensoren schaffen, die eine Maschine sofort stoppen, wenn etwa eine menschliche Hand zu nahe an den Arbeitsbereich herankommt.

Hubert Zangl vom Institut für Elektrische Messtechnik und Messsignalverarbeitung der TU Graz befasst sich seit Jahren mit der sogenannten Kapazitiven Sensorik, die unter anderem die Sicherheit von Maschinen und Geräten beträchtlich erhöhen könnte. Bei dieser Art der Sensorik erfassen Elektroden die durch unterschiedliche Objekte hervorgerufenen Änderungen der elektrischen Felder. "Mithilfe dieser Daten können wir die Materialeigenschaften des jeweiligen Objekts zurückrechnen", erläutert der Forscher. Damit lässt sich unterscheiden, ob sich dem rotierenden Sägeblatt ein Stück Holz oder eine menschliche Hand nähert.

Im Gegensatz etwa zu Radarsystemen, die eine gute Sicht auf Hindernisse haben müssen, um sie zu erkennen, kann man mit elektrischen Feldern praktisch um die Ecke schauen. "Da sich elektrische Felder biegen, können Objekte auch an schwer einsehbaren Stellen registriert werden", erklärt Hubert Zangl.

Tatsächlich wird diese Sensortechnik bereits in der Praxis eingesetzt: zum Beispiel bei berührungslosen Schaltern oder im Touchscreen von Handys. Allerdings sei das große Potenzial dieser Technologie noch längst nicht ausgeschöpft, ist Zangl überzeugt. Um sie beispielsweise für Sicherheitsanwendungen zu nutzen, setzen Zangl und seine Mitarbeiter in ihrem vom Wissenschaftsfonds FWF geförderten Projekt auf die Elektrische Kapazitätstomografie (ECT).

Diese Methode wird in der Industrie bereits eingesetzt, um über außen an Rohren angebrachte Elektroden ein Querschnittsbild aus dem Rohrinneren zu rekonstruieren. Diese einfache, billige und robuste Sensortechnologie stellen die Forscher nun für Sicherheitsanwendungen quasi auf den Kopf: "Wir wollen von einer Oberfläche nach außen schauen." Das Problem dabei: Man wird nie alle in der Realität vorkommenden Objekte erfassen können. Deshalb müssen diese über ihre (elektrischen) Eigenschaften beschrieben werden. Und das ist keineswegs trivial. So einfach der Sensor selbst ist, so kompliziert ist die Datenauswertung. "Um zu Ergebnissen zu kommen, braucht man eine enorm hohe Rechenleistung", sagt Zangl. "Außerdem muss die Auswertung in Sekundenbruchteilen erfolgen, damit rechtzeitig Sicherungsmaßnahmen eingeleitet werden können."

Es sind also noch einige wissenschaftliche Herausforderungen zu bewältigen, bevor der neue Sensor die Verletzungsgefahr durch Kettensäge und Co drastisch verringern wird. Als Messtechniker mit Leib und Seele sieht der 36-jährige Forscher diesen oft mühsamen Weg von der Idee zur Anwendung eher als Abenteuerpfad: "Die Sensorik als Schnittstelle zwischen der realen Welt und der Elektrotechnik hat mich schon immer fasziniert", bekennt der studierte Telematiker. "Es gibt so vieles in Industrie, Medizin oder im Automobil, das wir nach wie vor nicht mit vernünftigem Aufwand messen können." (DER STANDARD, Printausgabe, 18.01.2012)

  • Hubert Zangl tüftelt an Sicherheitstechnologien.
    foto: privat

    Hubert Zangl tüftelt an Sicherheitstechnologien.

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