Projekt: Visible Light in der Produktion

Willkommen auf der Webpräsenz des BMWi-Projektes „Visible Light in der Produktion“  (BMWi/AiF Nr.: 20168 N) - eine industrielle Gemeinschaftsforschung der deutschen Forschungsgesellschaft für Automatisierung und Mikroelektronik e.V. (DFAM). Hier finden Sie Informationen rund um das Projekt sowie aktuelle Veranstaltungshinweise und Ansprechpersonen.


Über das Projekt

Im Berufs- wie Privatleben kennen wir die Vorteile drahtloser Verbindungen – ob Bluetooth oder WLAN. Längst haben wir uns an den Komfort gewöhnt, Inhalte zu empfangen und zu senden und uns dabei frei zu bewegen. In der industriellen Produktion 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 größere 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 miteinander zu vernetzen.

Ansatz

Die Lösung für diese Herausforderung gehen das Fraunhofer IOSB-INA und die Hochschule OWL nun aktiv an: Die Forscher bedienen sich des lizenzfreien, vollkommen unbelasteten Spektrums des Lichts. Es ist rund 4800 mal größer als das gesamte zur Verfügung stehende Funkspektrum. Die Technologie ist 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.


Technologische Zielsetzung

  • Verfügbarkeit und Skalierbarkeit: Lösung der Mediumüberbelegung, die bei aktuellen Funksystemen zum vollständigen Kommunikationsausfall führen kann. Mit der steigenden Anzahl von mobilen Geräten werden Kommunikationsszenarien problematisch, in denen mehrere Teilnehmer in unmittelbarer örtlicher Nähe (0 - 10 m) simultan per Funk kommunizieren.
  • Echtzeitfähigkeit: Echtzeitfähige Anwendungen erfordern fest definierte Reaktions-und Übertragungszeiten, die nun auch drahtlos gewährleistet werden sollen. Durch die mangelnde Skalierbarkeit des Funkkanals und die Mediumüberbelegung entstehen schwankende Latenzen, die den Einsatz in der Automatisierung verhindern.
  • Energieeffizienz: Der Energiebedarf für die drahtlose Kommunikation soll erheblich reduziert werden durch Nutzung der Beleuchtungsenergie. Nur für die Kommunikation per WLAN werden heute auf mobilen Endgeräten (Smartphones, Tablets, WLAN-Sticks) bis zu 1,7 W auch im aktivierten Energiesparmodus benötigt. 

Lösungsweg: 

  • Untersuchung optischer Störquellen in typischen industriellen Produktionsumgebungen
  • Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Umgehung von Störungen zur Sicherstellung der Kommunikationsrobustheit
  • Entwicklung eines neuen Treibers für die funktionale Erweiterung der Beleuchtungsinfrastruktur um Kommunikationsfähigkeit

Relevante Ergebnisse:

  • Prototyp: Optisches VLC-Frontend für den Einsatz in der Beleuchtungsinfrastruktur
  • Verringerung des Leistungsbedarfs pro Kommunikationsverbindung bei gleichzeitiger Erfüllung der Dienstgüteanforderungen maschineller Anwender
  • Höhere Robustheit, Datenrate und Reichweite im Vergleich zu kommerziellen VLC-Systemen

Nutzen für KMU:

  • Robuste, energieeffiziente, drahtlose Kommunikation
  • Integrierbarkeit in vorhandene Kommunikationssysteme
  • Nutzbarkeit von mobilen Technologien zur Steigerung der Produktionsflexibilität und -agilität

Projekttitel: Visible Light in der Produktion
Laufzeit: 01/06/2018 – 31/05/2021
Förderung: Industrielle Gemeinschaftsforschung (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie) über Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungvereinigung e.V. (BMWi/AiF Nr.: 20168 N)
Projektbegleitender Ausschuss: 10 Unternehmen, davon 8 klein- und mittelständisch
Ziele:
  • Stärkung des Produktionsstandorts Deutschlands, insbesondere klein- und mittelständische Unternehmen
  • Innovative Technologieerforschung: LED-Beleuchtung mit der Fähigkeit Daten zu übertragen
  • Technologieeinsatzfähigkeit auch unter schweren Bedingungen

Anfrage Abschlussbericht bei der DFAM:

 

DFAM | Deutsche Forschungsgesellschaft für Automatisierung und Mikroelektronik e.V.

info@dfam.de

 

Daniel Schneider

Contact Press / Media

M.Sc. Daniel Schneider

Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
Campusallee 1
32657 Lemgo, Deutschland

Telefon +49 5261 94290-46