Neuer Ansatz bei Industrie 4.0 Licht für Datenfluss in der Produktion - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

Neuer Ansatz bei Industrie 4.0

Licht für Datenfluss in der Produktion

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Signale aus der Deckenbeleuchtung oder von Objekten wie fahrenden Robotern sind für die Lichtkommunikation prädestiniert (Bild: Fraunhofer IOSB-INA)
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Ein neues Forschungsprojekt will die begrenzten Bandbreiten herkömmlicher Funktechnologien überwinden – durch Lichtimpulse sollen zukünftig Menschen, Maschinen und Produkte in den Fabrikhallen miteinander kommunizieren.

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. 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 – zum Beispiel Roboter, fahrerlose Transportsysteme, Förderbänder, Drohnen, Sensoren und vieles mehr.

Zu Hause reicht es, im Industriemaßstab nicht

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 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.

Von der TV-Fernbedienung in die Fabrik

Die Lösung liegt für das Fraunhofer IOSB-INA aus 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 Technik dahinter kennt jeder von der heimischen 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. Forschungspartner sind die Hochschule Ostwestfalen-Lippe mit ihrem Fachgebiet Optical Engineering sowie zehn Partner aus Industrie und Mittelstand.

Vorhandene Leuchtmittel zu nutzen, spart Energie

Das Ziel des Forschungsprojekts: Die an den Produktionsstandorten bereits verwendeten Leuchtmittel ebenfalls zur Kommunikation zu nutzen – und damit keine zusätzliche Energie zu benötigen. Das kann der Arbeitsplatz eines Werksmitarbeiters sein oder auch die Kommunikation eines Roboters. Zunächst wollen die Lemgoer in den Werken der Unternehmenspartner die Herausforderungen wie Störlichter, Abschattungen, Geschwindigkeit bewegender Objekte, Hallengröße und vieles mehr, analysieren. Auf dieser Basis werden dann unterschiedliche Technologien ausgearbeitet werden, die auf die vorhandene Infrastruktur aufsetzen können.

Abhör- und störsicher

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 Geräte 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.“

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

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