UWB – Out of the Box and into the Woods

Apple, BMW und Microsoft machen es vor, und auch die ESG Mobility setzt neue Impulse im Bereich der Ultrawideband-Technologie. Was ein Tag im Wald mit hochpräziser Abstandsmessung zu tun hat und wieso sich UWB auch abseits der Hochtechnologie im Alltag behauptet, lesen Sie in diesem Artikel.

Jens Schmidt

UWB Professional

23.07.21

Ca. 9 min

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UWB – Ablängmaße exakt bestimmen

Die Luft ist kühl, sie riecht nach Kiefern, Harz und Tannennadeln. Sie füllt die Lungen mit Sauerstoff und den Kopf mit Tatendrang. Steffen rückt sich den Kragen der Arbeitsjacke zurecht und schüttelt etwas vom frischen Morgentau vom wasserabweisenden Stoff. Vor ihm türmen sich die Baumstämme, die auf die passende Länge gesägt werden müssen. Die Motorsäge liegt schwer in der behandschuhten Rechten, der Fuß steht sicher auf dem Waldboden. Zuversicht liegt in seiner Miene. Meter ablängen, das ist seine heutige Aufgabe. Eine Aufgabe, die üblicherweise zu zweit zu erledigen ist – sein Kollege Andi ist heute jedoch nicht dabei, den hat die Impfung umgehauen. Was normalerweise in einen anstrengenden Tag münden würde, bei dem Stefan ständig auf- und ablaufen muss, um die richtigen Maße für die Baumstämme zu bestimmen, ist heute kein Problem. Im Gegenteil, Stefan freut sich auf den entspannten, ruhigen Tag im Wald. Dass die Technik, die ihm heute zur Hand geht, auf UWB beruht, also auf Ultrabreitband-Abstandsmessung, ist ihm grob klar, aber eigentlich will er nur sägen. Und zwar exakt.

Dabei sind die Optionen zum Ablängen frisch gefällter Bäume aktuell noch erstaunlich gering in der Forstwirtschaft. Natürlich – es gibt massive Maschinen, sogenannte Harvester, die die Arbeit einer ganzen Truppe übernehmen, fällen, ablängen, entrinden, in Minutenschnelle. Das hat seinen Preis: Ab 300.000 Euro, ohne Extras, Basis-Listenpreis. Für kleine Unternehmen völlig illusorisch.

Anreißhilfen, das simple Maßband oder auch ein hochpräziser Laser sind erschwinglichere Methoden – erfordern zum exakten und schnellen Arbeiten aber zwei Personen, oder guten Willen, die eine oder andere Meile zu laufen. Das ist möglich, aber nicht effizient. Dank der im Corona Abstandswarner der ESG Mobility verbauten Technik, und vor allem dank des Raid Prototyping, das es dem Unternehmen erlaubt, die entwickelte Technik schnell und effektiv auf neue Gegebenheiten und Anforderungen anzupassen, kann Steffen seine Arbeit auch alleine erledigen.

Ultrawideband out of the Box – So einfach kann präzise sein

Das Prinzip dahinter ist denkbar einfach: An der Motorsäge wird ein UWB-Messgerät befestigt, das den Abstand zum beispielsweise an einem Hammer befestigten Basisgerät misst – kontinuierlich, hochpräzise. Per LED zeigt das Gerät nun an, ob der gewünschte und zuvor entsprechend eingestellte Abstand (in diesem Fall ein Meter) unterschritten wird (LED leuchtet gelb), überschritten wird (LED leuchtet rot), oder ob der Abstand genau richtig ist (LED leuchtet grün). Steffen haut seinen Hammer also in das Ende des ersten Baumstammes, läuft einen Meter und setzt bei grüner LED zum Schnitt an. Geht er einen weiteren Meter, leuchtet die LED erneut grün, und der nächste Schnitt ist an der richtigen Stelle platziert. Stefan vergisst die Welt um sich herum, genießt die klare Morgenluft und den Tau auf der Stirn, die aufgeregten Rufe des Eichelhähers, der seine Waldmitbewohner warnt und arbeitet – präzise, effektiv, und ohne Probleme. Eine Fehlertoleranz von +/- 2 Zentimetern ist dabei marktüblich und gehört eher zu den präzisen Ergebnissen. Immerhin ist das Arbeitsmaterial die Welt, die Natur gibt den Rohstoff, der Mensch schafft den Mehrwert – und die ESG Mobility mit ihrem UWB-Team rund um Jens Schmidt liefert die Lösungen dazu.

Natürlich – die Länge kann „n“ sein, also beliebig einstellbar. Aus dem Automotive in die Forstwirtschaft war ein Schritt, aus der Standortbestimmung wurde wirksamer Pandemie-Schutz – und danach? Die Grenzen sind verwaschen, die Möglichkeiten schier endlos. Fahrzeuge mit wirksamem Personenschutz, die dank UWB-Abstandsmessung nicht nur wissen, wann Passanten in den Umkreis des Fahrzeugs treten – sondern auch erkennen, wann das Fahrzeug steht und eine Warnung nicht erforderlich ist? Keine Zukunftsvision, sondern konkretes Projekt für einen Marktführer. Steffen denkt nicht über Fahrzeuge nach. Er denkt an die Sägeböcke, mit den passenden Markierungen, mit denen man auch problemlos und schnell sägen konnte – für die man die Stämme aber erstmal auf den Bock schaffen musste. Bei ganzen Bäumen unmöglich. Er wischt sich den Schweiß von der Stirn, die Sonne geht auf. Sie steht aber noch nicht so hoch, wie sie ohne die UWB-Abstandsmessung an seiner Säge stünde.

UWB - Ultrawideband ist selbst mit einfachen Mitteln umgesetzt ein hochpräzises Tool zur Positionsbestimmung

Zack – mit einer gewissen Genugtuung haut Steffen den Hammer mit Basisgerät in den Stamm und läuft einen Meter, sägt. Die Kette der kraftvollen Säge frisst sich in das frische Holz. Späne fliegen, die Luft riecht rau, nach Natur, nach Leben. So müssen Lösungen sein, denkt sich Steffen. Einfach, praktisch, und auf den Menschen zugeschnitten. Steffen geht einen weiteren Meter und versenkt die Säge im Stamm. Langsam muss er die abgelängten Hölzer in den Bock räumen, es geht schneller als erwartet. Er fragt sich, während er zum nächsten Stamm übergeht, ob der Abstandsmesser wohl auch vibrieren könnte. Oder ob er damit seine Werkzeuge ausstatten könnte, damit er diese nicht mehr im Unterholz suchen muss. Ob die Motorsäge einfach starten könnte, wenn er sie anhebt – aber erst, wenn sie exakt gerade gehalten wird, um Unfälle zu vermeiden. Die Fahrer der großen Sattelschlepper würden sich bestimmt auch freuen, könnten sie dank UWB millimetergenau zur Anhängerkupplung manövrieren, um die tonnenschweren Waldriesen aufzunehmen und zu den Sägewerken zu fahren.

Wieso die UWB-Lösungen der Cognizant Mobility State of the Art sind

Die Cognizant Mobility setzt neben anderen namhaften und innovativen Tech-Unternehmen auf eine ständige Weiterentwicklung der UWB-Technologie und ist dank Rapid Prototyping in der Lage, schnell auf spezielle Anforderungen zu reagieren. Egal, ob Forstwirtschaft, Automobilindustrie, Gesundheitswesen oder Logistik – kaum eine Branche, die nicht von exakter Echtzeitpositionsbestimmung profitieren kann. Anhängerkupplung, Motorsäge und Ablängmaß sind nur die neuesten Beispiele in einer ganzen Reihe von Innovationen und Lösungen, die das Entwicklerteam aus Fulda realisieren konnte. Namhafte Unternehmen schätzen vor allem die Flexibilität, die das UWB-Team der ESG Mobility (Teil der Cognizant Unternehmensgruppe) an den Tisch bringt. Statt bereits fertiger, aber starrer – und oftmals kostspieliger – Lösungen entwickelt die ESG Mobility sehr schnell einen Prototypen nach Anforderung und Wunsch des Kunden, nimmt User-Tests vor und kann direkt danach bereits an die Umsetzung der ersten Lösungen gehen.

Steffen ist Realist. Er weiß, dass man meist zu zweit ins Holz geht, wo die UWB-Lösung nicht immer die praktischste ist. Immerhin ist zu zweit keine exakte Positionsbestimmung nötig. Sobald die Anzahl der Arbeiter steigt, sieht das anders aus. Verschiedene UWB-Messgeräte können Bewegungsmuster protokollieren, Signale an eines oder mehrere Geräte abgeben – eine dreidimensionale Karte des Waldabschnitts ist schnell erstellt, die zu fällenden Bäume sind via UWB Messgerät markiert, und auch ortsfremde Forstarbeiter finden die abzuholzenden Bestände problemlos, millimetergenau.

UWB bietet nicht nur Vorteile in der Positionsbestimmung. UWB bedient spezifische Bandbreiten zwischen 3,1 und 10,6 Megahertz, Koordinationsdaten können ausgelesen und an Assistenzsysteme übergeben werden, die automatisiert Aufgaben übernehmen. Die Brücke zu anderen Projekten wie der Robotic Process Automation ist weder fern, noch steil. Alle Daten werden mit niedriger Latenz und hoher Datenrate ausgetauscht, alle Informationen liegen beinahe unmittelbar vor. Die Fähigkeit, kurze Datenimpulse in hoher Frequenz auszutauschen und wieder zu empfangen, gibt sogar Potential für radarähnliche Anwendungen ohne UWB-Gegenstück frei. Dank des Rapid Prototyping der ESG Mobility können Anwendungen außerdem schnell und unkompliziert entwickelt werden – oft ist es nur eine Frage der entsprechenden Schnittstellen-Modifikation.

Steffen atmet hörbar zufrieden aus – die Sonne fällt inzwischen steil durch die Stämme der Bäume, die oft älter sind als er selbst. Ein gewisser Respekt schwingt immer mit, wenn sich die Säge exakt am gewünschten Punkt in den Stamm frisst. Die Arbeit ging einfach von der Hand. Er musste nicht ständig nachmessen, die Säge ablegen, wieder holen, starten, kontrollieren, sägen, und dann alles von vorne beginnen. Jedes Mal, wenn die grüne LED an seiner Kettensäge aufleuchtet, bleibt er stehen und sägt. Ganz einfach. So wie Lösungen sein sollten.

Professional Jens Schmidt

Jens Schmidt

UWB Professional

Jens Schmidt ist nicht nur der Standortleiter der Cognizant Mobility Niederlassung in Fulda, sondern leitet mit seinem dynamischem Team unter anderem den Fachbereich Ultrawideband.