Navigieren über Licht – Eine neue Technologie macht es künftig möglich und bietet ganz neue Möglichkeiten für die Industrie. Standortdaten aus der Beleuchtungsinfrastruktur von Hallen und Räumen dienen der Navigation autonomer Fahrzeuge. Diese und weitere Anwendungen könnten zukünftig ein essentieller Bestandteil von Industrie 4.0 sein. Im Projekt LiONS (Lichtsensor-basierte Ortungs- und Navigationsdienste für autonome Fahrzeuge) wird ein System entwickelt, welches Standortdaten aus dem ausgesendeten Licht von LED-Leuchten ermitteln kann und dieses für die Navigation von autonomen Fahrzeugen nutzt.

Die Pilotanwendung

Das Gesamtsystem wird in Kooperation mit den Firmen OSRAM und Götting sowie dem Fraunhofer IEM entwickelt und bei der KEB Automation KG in Barntrup exemplarisch im Produktionsbereich umgesetzt: Ein autonomes Fahrzeug transportiert Waren aus der Verpackung zum Versandbereich, wobei eine automatische Be- und Entladung des Fahrzeugs erfolgt. Im gesamten Betriebsbereich werden modifizierte LED-Leuchten installiert, die jeweils eine eindeutige Kennung über spezielle moduliertes sichtbares Licht aussenden. So können wir die Funktionsweise des Gesamtsystems, bestehend aus Leuchten, Sensoren und autonomen Fahrzeugen, aufzeigen.

In unserem Piloten kommt das fahrerlose Transportfahrzeug KATE der Firma Götting zum Einsatz. Hierzu wird KATE mit einem Lichtsensor und einer angepassten Auswerteeinheit versehen, um die modulierten Lichtsignale zu empfangen, das Signal zu demodulieren und hieraus die eindeutige Kennung der jeweiligen Leuchten zu ermitteln. Auf Basis dieser Information kann das Fahrzeug ohne Leitlinien navigieren.

Demo

Unser Demo-Video zeigt den Nutzen lichtbasierter Ortung für die Industrie und gibt Ausblick auf unsere Pilotanwendung.

Lichtbasiertes Positioning – Chance für die Industrie

LiONS überführt eine neuartige Technologie zur Bereitstellung von Positionsinformationen in die industrielle Anwendung. Modifizierte LED-Leuchten modulieren das ausgesendete Licht so, dass jeweils eine eindeutige Kennung ausgesendet wird – rein durch sichtbares Licht. Für die Demodulation der Lichtsignale kommen spezielle Lichtsensoren zum Einsatz, die die eindeutigen Kennungen der einzelnen Leuchten empfangen und an eine Auswerteeinheit weiterleiten. Jede Kennung ist dabei mit einer Position innerhalb des Betriebsbereichs verknüpft, die entsprechend abgerufen werden kann – entweder in Form von lokal gespeicherten Kartendaten oder aber durch Kommunikation mit einer zentralen Recheneinheit. Auf diese Art und ggf. durch eine Kombination mit weiteren Positionierungsverfahren (z.B. Bildverarbeitung) erfolgt eine präzise Ermittlung der Position, wodurch die Technologie für verschiedene industrielle Anwendungsfälle mit erhöhten Anforderungen wie die Navigation autonomer Fahrzeuge eingesetzt werden kann.

Zahlreiche weitere Anwendungen werden möglich, die für Industrieunternehmen relevant sein können. Durch die Kenntnis des Standortes von Objekten und/oder Personen, können beispielsweise Prozesse optimiert, Arbeitsabläufe erleichtert und Kontextinformationen bereitgestellt werden, wobei alle Anwendung über die gleiche Infrastruktur ermöglicht werden. Auf diese Weise finden Location-based Services (LBS) bzw. Standortbezogene Dienste Einzug in die Industrie.

Die Projektpartner



Fraunhofer IEM

Das Fraunhofer IEM ist verantwortlich für die Gesamtsystemkonzipierung sowie die Testfallplanung und koordiniert das Gesamtprojekt. Im Sinne des Model-based Systems Engineering wird das System ganzheitlich und modellgestützt konzipiert, wobei von Beginn an alle notwendigen Fachbereiche miteinbezogen werden.
Zur Website

Götting KG

Seit 1965 steht die Götting KG für Innovationen, daher auch unser Slogan Führung durch Innovation. Ausgehend vom Bau und Vertrieb von Amateurfunkgeräten haben wir Schritt für Schritt weitere Märkte erobert. Seit 1980 produzieren wir Geräte und Systeme für die Automatisierungs-, die Verkehrs- und die HF-Messtechnik sowie für die allgemeine Funktechnik. Große Marken, insbesondere aus der Automobilbranche, der Fördertechnik und dem Anlagenbau, setzen auf Produkte der Götting KG.

Die Götting KG als Experte für fahrerlose Transportfahrzeuge, entwickelt im Projekt ein spezielles Auswertemodul für das eingesetzte Fahrzeug und implementiert die Lösung im Rahmen des Demonstrators auf Basis des selbstentwickelten fahrerlosen Transportfahrzeuges KATE.
Zur Website

OSRAM

OSRAM ist ein weltweit führender Lichthersteller mit einer mehr als 100-jährigen Geschichte. Wir verstehen uns als fokussierter Lichttechnologieanbieter in den Bereichen Automobil- und Spezialbeleuchtung, optische Halbleiter sowie Leuchten, Systeme und Lösungen. Unser Produktportfolio reicht von Hightech-Anwendungen auf der Basis halbleiterbasierter Technologien, wie Infrarot oder Laser, bis hin zu vernetzten intelligenten Beleuchtungslösungen in Gebäuden und Städten. Die operative Umsetzung unseres Geschäftsmodells erfolgt über vier Business Units: Specialty Lighting, Opto Semiconductors, Digital Systems, Lighting Solutions.

OSRAM entwickelt in LiONS sowohl die modifizierten LED-Leuchten, bei denen ein spezielles Modulationsschema eingesetzt wird, als auch die entsprechende Sensorik, die eine Demodulation des Lichtsignals ermöglicht.
Zur Website

KEB

Antriebs- und Steuerungselektronik, Motoren und Getriebe, Magnettechnik: In unseren drei Kernbereichen pflegen wir eine hohe Entwicklungs- und Fertigungstiefe. So sind wir letztlich in der Lage, Kompetenzen zum Nutzen unserer Kunden zielgerichtet auszubauen. Was mit einer Initialzündung und sechs Beschäftigten 1972 begann, hat sich heute zu einem weltweit agierenden mittelständischen Unternehmen entwickelt, für das mehr als 1300 Menschen – rund 850 davon am Hauptsitz Barntrup – arbeiten.

In LiONS setzt KEB als Anwendungspartner die Demonstrationsanwendung in der eigenen Produktion um, und ermöglicht hierdurch auch die Durchführung einer Validierung im realen Einsatz.
Zur Website

Kontakt


Christian Fechtelpeter
Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM
Tel: +49 5251 267
christian.fechtelpeter@iem.fraunhofer.de

Tommy Falkowski
Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM
Tel: +49 5251 435
tommy.falkowski@iem.fraunhofer.de


Das Projekt LiONS (10/2015 – 09/2018) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert