UWB Technologie-Lösungen

Was ist UWB?

UWB (Ultra-Wideband) ist eine Funktechnik, die sehr kurze Impulse über ein breites Frequenzspektrum sendet, in Europa im Bereich von etwa 6 bis 8,5 GHz. Aus der Laufzeit dieser Impulse zwischen Tag und fest installierten Ankern lässt sich die Entfernung sehr genau bestimmen. Dadurch ortet UWB Objekte und Personen in Gebäuden typischerweise auf 10 bis 30 Zentimeter genau und aktualisiert die Position mehrmals pro Sekunde. Grundlage ist der Standard IEEE 802.15.4z, die FiRa Alliance treibt die Interoperabilität voran. Auch viele aktuelle Smartphones haben einen UWB-Chip eingebaut.

Wofür man UWB im IIoT einsetzt

UWB ist die Technik der Wahl, wenn die Position genau genug sein muss, um einen konkreten Arbeitsplatz, einen Stellplatz oder ein Regalfach zu unterscheiden. Typische Anwendungen sind die Verfolgung von Werkstücken und Ladungsträgern durch die Fertigung, die automatische Buchung beim Abstellen auf einem Stellplatz, die Ortung von Staplern und Routenzügen für die Materialflussanalyse, werkzeugbezogene Prozessführung, bei der ein Schrauber nur am richtigen Bauteil freigegeben wird, und der Kollisionsschutz zwischen Fahrzeugen und Personen. Auch Suchzeiten nach Werkzeugen und Vorrichtungen sinken deutlich.

So ist ein UWB-Ortungssystem aufgebaut

Ein UWB-System besteht aus batteriebetriebenen Tags an den Objekten, Ankern an Decken und Wänden im Abstand von typischerweise einigen zehn Metern und einer Ortungs-Engine, die aus den Messungen die Position berechnet. Zwei Verfahren sind üblich: Bei TDoA (Time Difference of Arrival) sendet der Tag, und synchronisierte Anker messen die Ankunftszeiten, das spart Energie im Tag. Bei TWR (Two-Way Ranging) tauschen Tag und Anker Nachrichten aus. Die Positionen gehen per MQTT, REST oder über einen omlox hub an MES, Lagerverwaltung oder Visualisierung.

UWB oder BLE?

BLE ist günstiger und sparsamer, erreicht aber mit üblicher Signalstärkemessung nur wenige Meter Genauigkeit. UWB ist um eine Größenordnung genauer und robuster gegen Reflexionen an Metall, dafür teurer in Tags und Infrastruktur. Als Faustregel gilt: Wer wissen will, in welcher Zone etwas ist, nimmt BLE. Wer wissen will, an welchem Platz genau, nimmt UWB. Mit omlox lassen sich beide Systeme in einer gemeinsamen Karte verbinden.

Worauf man bei der Auswahl achten sollte

Entscheidend sind die tatsächlich benötigte Genauigkeit und Aktualisierungsrate, denn beide bestimmen Ankerdichte, Batterielaufzeit und Kosten. Metallregale und Maschinen können die Sichtverbindung zwischen Tag und Ankern blockieren, deshalb gehört eine Funkplanung mit Test vor Ort dazu. Weiter zählen die Montage und Stromversorgung der Anker, die Robustheit der Tags im Produktionsalltag, die Integration in bestehende Systeme und die Frage, ob die Komponenten omlox-kompatibel sind, um spätere Herstellerwechsel offen zu halten.