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Pulsierendes Licht zeigt, wo der Hase läuft

Autor / Redakteur: Bernd Maienschein / Dipl.-Betriebswirt (FH) Bernd Maienschein

Das Verbundprojekt „LiONS“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), bei dem Osram, Götting, KEB Automation und das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik zusammenarbeiten, wurde jetzt abgeschlossen. Im Projekt ging es darum, auszuloten, welche Möglichkeiten die lichtbasierte Ortung hat. Ergebnis: positiv!

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Bei lichtbasierter Ortung könnte die Route von fahrerlosen Transportfahrzeugen flexibel umprogrammiert werden. Schlankere Prozesse und erleichterte Arbeitsabläufe wären die Folge.
Bei lichtbasierter Ortung könnte die Route von fahrerlosen Transportfahrzeugen flexibel umprogrammiert werden. Schlankere Prozesse und erleichterte Arbeitsabläufe wären die Folge.
(Bild: Fraunhofer-IEM)

So viel sei schon einmal vorab verraten: Navigieren über Licht ist praktisch, flexibel und zuverlässig – alles keine Hexerei. Die lichtbasierte Navigation autonomer Systeme birgt sogar großes Potenzial für die Industrie 4.0. Ergebnis der dreijährigen Forschungskooperation im Verbundprojekt „LiONS“ ist ein Ortungssystem, das fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) mithilfe von Licht durch eine Logistik- oder Produktionshalle leitet. Die Ortung erfolgt über an der Hallendecke angebrachte LED-Leuchten. Diese LED machen aber im Unterschied zu „normalen“ Light Emitting Diodes nicht nur hell, sondern senden quasi mit ihrem Licht eine eindeutige Kennung über moduliertes, also speziell pulsierendes Licht aus. Aber keine Sorge: Es flimmert dabei nicht, für das menschliche Auge ist diese Modulation komplett unsichtbar.

„Mittels lichtbasierter Ortung kann eine aufwandsarme und flexible Navigation für autonome Fahrzeuge realisiert werden. Wenn wir sie künftig an die bestehende LED-Deckenbeleuchtung koppeln, könnte die Technologie ein wesentlicher Treiber für die Industrie 4.0 sein“, erläutert Christian Fechtelpeter, Wissenschaftler am Fraunhofer-IEM, die Vorteile der Lösung.

Exemplarisch umgesetzt wurde die Navigation im modularen Transportsystem „KATE“ (Kleine Autonome Transporteinheit) der Firma Götting. Während die Standardversion des Fahrzeugs über auf dem Boden aufgebrachte optische Leitlinien und Transponder geleitet wird, kann die Spurführung jetzt über das neue System erfolgen. Osram modifizierte Standard-Industrie-LED-Leuchten und entwickelte eine Kamerasensorik, um das modulierte Licht zu empfangen. Eine von Götting entwickelte Auswerteeinheit im Fahrzeug verarbeitet die Kamera- sowie weitere Sensordaten und ermöglicht somit die Navigation über ein Bedieninterface. Die interdisziplinäre Entwicklung des Gesamtsystems koordinierte das Fraunhofer-IEM mit Methoden des Systems Engineerings. Erfolgsfaktoren waren vor allem die modellbasierte Spezifikation der Gesamtarchitektur sowie die Testfallplanung.

Die Projektpartner

Am Projekt „LiONS“ (Lichtsensorbasierte Ortungs- und Navigationsdienste für autonome Systeme) direkt beteiligt waren:

  • Osram (entwickelte sowohl die modifizierten LED-Leuchten als auch die entsprechende Sensorik für das Transportfahrzeug);
  • Götting (entwickelte im Projekt ein spezielles Auswertemodul für sein fahrerloses Transportsystem „KATE“);
  • KEB (ermöglichte als Anwendungspartner die exemplarische Anwendung in der eigenen Produktion und damit die Validierung im realen Einsatz);
  • Fraunhofer-IEM (verantwortete die Konzipierung des Gesamtsystems sowie die Testfallplanung und koordinierte das Gesamtprojekt).

Die Umsetzung im Testfeld der Elektronikfertigung bei der KEB Automation zeigt: Die lichtbasierte Ortung böte bei Marktreife Vorteile gegenüber anderen Navigationstechnologien. Unternehmen könnten mit wenig Aufwand ihre bestehende Lichtinfrastruktur nutzen. Da keine Unterbrechung der Kommunikation zwischen Sender und Empfänger durch Hindernisse auf dem Hallenboden möglich ist, könnte die Navigation weitestgehend störungsfrei erfolgen, die FTF-Route wäre flexibel umprogrammierbar. ■

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