Forschung & Entwicklung

Kommunikation mit Licht in der Produktion

Neue Lösungen sollen die begrenzten Bandbreiten herkömmlicher Funktechnologien überwinden. Dazu werden Menschen, Maschinen und Produkte in den Fabrikhallen über Licht miteinander kommunizieren.

Im Berufs- wie Privatleben kennen wir die Vorteile drahtloser Verbindungen – ob Bluetooth-Kopfhörer, WLAN für Fernseher und Tablet oder schnurlose Telefone. 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 (beispielsweise Roboter, fahrerlose Transportsysteme, Förderbänder, Drohnen und Sensoren).

Heute gibt es allerdings einige Probleme mit herkömmlicher Funkkommunikation im Produktionsumfeld: WiFi und Bluetooth bieten nur eine begrenzte Bandbreite. In einer Produktion sind schnell über hundert Sensoren, Aktoren und weitere Systeme miteinander 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. 


Zur Lösung dieser Probleme bedienen sich Forscher des Fraunhofer-instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung - Institutsteil für Industrielle Automatisierung in Lemgo IOSB-INA des Spektrums des Lichts. 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, zum Beispiel ob sich ein Netzwerkteilnehmer in einen abgeschatteten Bereich hinein bewegt oder ob es andere starke Lichtquellen gibt. Das Fraunhofer IOSB-INA übernimmt schwerpunktmäßig die Elektronik, während sich die Hochschule Ostwestfalen-Lippe mit der Optik befasst.

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 Werksmitarbeiters sein oder auch die Kommunikation eines Roboters. Zunächst wollen die Forscher 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 IOSB-INA 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. 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.“

Das Projekt ‚Visible Light in der Produktion‘ wird durch die Deutsche Forschungsgesellschaft für Automatisierung und Mikroelektronik über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen als IGF-Vorhaben durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

von mn

www.iosb.fraunhofer.de

www.hs-owl.de

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