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Leuchtfeuer in der Produktion

25.06.2018

Das Fraunhofer IOSB-INA aus Lemgo startet gemeinsam mit dem Fachgebiet Optical Engineering der Hochschule Ostwestfalen-Lippe und zehn Partnern aus Industrie und Mittelstand ein zunkunftsträchtiges Forschungsprojekt: In den kommenden zweieinhalb Jahren werden Lösungen entwickelt, um die begrenzten Bandbreiten herkömmlicher Funktechnologien elegant zu überwinden. Die Vision der Lemgoer: Zukünftig sollen die zahlreichen Menschen, Maschinen und Produkte in den Fabrikhallen über Lichtimpulse miteinander kommunizieren. Die Vorteile dieser Idee sind ebenso vielfältig wie überzeugend. Gleichzeitig sind aber auch einige Herausforderungen zu meistern.

Im Berufs- wie Privatleben kennen wir die Vorteile drahtloser Verbindungen – ob Bluetooth-Kopfhörer, WLAN für Fernseher und Tablet oder schnurlose Telefone. Längst haben wir uns an den Komfort gewöhnt, Inhalte zu empfangen und zu senden und uns dabei frei zu bewegen.


Ohne Kabel und äußerst energieeffizient: Bewegliche Objekte wie dieser Roboter sind für Lichtkommunikation prädestiniert.

Fraunhofer IOSB-INA


Signale aus der Deckenbeleuchtung: Vorhandene Leuchtmittel werden in der Fabrik der Zukunft für die Kommunikation eingesetzt

Fraunhofer IOSB-INA

In der industriellen Kommunikation gehen darüber hinaus weitere Vorteile mit der Vernetzung einher, nämlich die Steigerung von Produktionseffizienz. Auch hier sind viele Komponenten zu finden, die kein Kabel führen können, weil sie sich bewegen (z.B. Roboter, fahrerlose Transportsysteme, Förderbänder, Drohnen, Sensoren und vieles mehr).

Heute gibt es allerdings einige Probleme mit herkömmlicher Funkkommunikation im Produktionsumfeld: WiFi und Bluetooth bieten nur eine begrenzte Bandbreite. Im häuslichen Umfeld ist das kein Problem, da es eine beherrschbare Anzahl an Geräten gibt. In einer Produktion sind dagegen schnell über hundert Sensoren, Aktoren und weitere Systeme miteinader zu vernetzen.

Ab 15 Geräten kann das in praktischen Aufbauten zu Problemen führen, da sich die Teilnehmer gegenseitig stören. Darüber hinaus gibt es im funkbasierten LAN erhebliche Abdeckungsprobleme – denkt man an Wände, Störsignale, Maschinen und metallische Gegenstände. Diese können zu einer unzuverlässigen Kommunikation führen. 


Die Lösung für diese Probleme lag für Fraunhofer Lemgo auf der Hand: Die Forscher bedienen sich des Spektrums des Lichts. Es ist rund 4800 mal größer als das gesamte zur Verfügung stehende Funkspektrum. Die Technologie ist in ihren Grundzügen bekannt – jeder kennt die heimische Fernbedienung deren Signal auf den Sensor am Fernseher trifft und somit umschaltet.

In Lemgo arbeitet man nun daran, diese Technologie in die Industrie zu übertragen. Die Herausforderung bei der Umsetzung von Kommunikation mit Licht besteht darin, ein System aufzubauen, dass auch bei Störungen zuverlässig funktioniert. Es ergeben sich Fragen, z.B. ob sich ein Netzwerkteilnehmer in einen abgeschatteten Bereich hinein bewegt oder ob es andere starke Lichtquellen gibt.

Forschungspartner ist die Hochschule Ostwestfalen-Lippe. Professor Oliver Stübbe freut sich, am Vorhaben von Fraunhofer Lemgo mitzuwirken: „Das Projekt erweitert die Spitzenforschung in Lemgo und unterstreicht die exzellente Zusammenarbeit zwischen der Hochschule und Fraunhofer.

Zudem zeigt es durch die Projektpartner das große industrielle Interesse sowohl im Mittelstand als auch in der Großindustrie.“ Das Fraunhofer IOSB-INA übernimmt schwerpunktmäßig die Elektronik, während sich die Hochschule Ostwestfalen-Lippe mit der Optik befasst. Das Projekt Visible Light in der Produktion wird durch die DFAM (Deutsche Forschungsgesellschaft für Automatisierung und Mikroelektronik e.V.) über die AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen als IGF-Vorhaben unter dem Kennzeichen 20168 N durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Ziel des Forschungsprojekts: Überall dort, wo an Produktionsstandorten bereits Leuchtmittel eingesetzt werden (vorhandene Infrastruktur, kein zusätzlicher Energiebedarf) 
sollen diese auch zur Kommunikation genutzt werden können. Das kann der Arbeitsplatz eines eines Werksmitarbeiters / einer Werksmitarbeiterin sein oder auch die Kommunikation eines Roboters. Zunächst wollen die Lemgoer zu den Unternehmenspartnern gehen und die Herausforderungen wie Störlichter, Abschattungen, Geschwindigkeit bewegender Objekte, Hallengröße und vieles mehr, analysieren. Auf dieser Basis wird die Lösungstechnologie neu ausgelegt, das heißt, dass unterschiedliche Technologien ausgearbeitet werden, die auf die vorhandene Infrastruktur aufsetzen können.

Projektinitiator Daniel Schneider vom Bereich Intelligente Sensorsysteme am Fraunhofer in Lemgo ist zuversichtlich: „Wenn wir das erreicht haben, haben wir ein Kommunikationssystem, das in der gesamten Produktion einsetzbar ist und das an einem Standort über 1000 Geräten vernetzt,“ erklärt er. „Und zwar möglichst mit Gigabit-Bandbreite, dabei unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen, von außen nicht abhör- oder störbar und energiesparend. Wir nutzen die Energie, die für die vorhandenen Leuchtmittel sowieso eingesetzt wird.“

Weitere Informationen:

https://www.iosb.fraunhofer.de/servlet/is/83416/

Dipl.-Medienwiss. Mischa Gutknecht-Stöhr | Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

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