Industrielösungen für die Produktion

Taktile Nahdistanzsensorik

Industrielösungen für die Produktion

Die Entwicklung von Anwendungen für Industrie 4.0, Smart Health, Smart Security und Automotive ist geprägt von einem zunehmenden Einsatz intelligenter interaktiver Systeme. Die sichere sensorische Informationsgewinnung und der Informationsaustausch von Objekten und Oberflächen im Nahdistanz- und Kontaktbereich sind dabei essentiell. Applikationsfelder wie das feinfühlige und präzise Greifen, Handhaben, Orientieren und Positionieren von Objekten in der Robotik, eine erweiterte menschliche Sinneswahrnehmung (Augmented Reality, künstliche Haut) sowie eine 3D-Umgebungserfassung (tiefenaufgelöste Gestenerfassung, kontaktlose Schalter) bedürfen einer hohen Informationsdichte in Echtzeit mit energieeffizienten KI-gestützten Sensornetzwerken.

Den am Markt verfügbaren optischen und kapazitiven Verfahren fehlt die räumlich-kontinuierliche und präzise Erfassung der Umgebung sowie ein kombinierter Taktilmodus. Das Fraunhofer IPMS verfolgt ein multimodales Sensorkonzept für die ultraschallbasierte taktile Nahdistanzüberwachung. Die entwickelte Sensorplattform ermöglicht erstmals die Integration von Taktil- und Proximitysensoren auf einem Chipmodul und bieten somit eine erhöhte Informationsdichte. Die CMOS-kompatiblen kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler (CMUT) in Kombination mit einer integrierbaren Elektronik bilden die Grundlage kostengünstige und energieeffiziente multimodale Sensoren auf kleinem Bauraum mit hoher Sensitivität und integrierter Signalverarbeitung dem Markt zugänglich zu machen.

Li-Fi Drehübertrager

Industrielösungen für die Logistik

Datenschnittstellen zwischen rotierenden und statischen Bauteilen sind eine der größten Herausforderungen in der Datenübertragung. Häufig werden Schleifringe genutzt, um dieser Herausforderung zu begegnen. Typische Beispiele für den Einsatz von solchen Drehüberträgern sind in Windenergieanlagen, Hubschraubern und Industrierobotern zu finden. Kontaktbasierte Schleifringe kommen häufig materialbedingt an ihre Grenzen, während kontaktlose Lösungen entweder sehr kostenintensiv, störanfällig für Interferenzen oder gering in der Datenrate sind. Li-Fi GigaDock® Transceiver können Datenraten bis 12,5 Gbit/s kontaktlos und in 360 Grad Rotation übertragen und eignen sich daher gut für den Einsatz als Drehübertrager. Da sie die Daten optisch übertragen, sind sie zudem nahezu interferenz- und verschleißfrei. 

Unsere Leistungen:

  • Optik- und Transceiverentwicklung
  • Modulintegration
  • Systemsetup
  • Charakterisierung & Test
  • Pilotfertigung
  • Kundensupport

Collaborative Roboter - Sicherheit mit Umgebungserfassung

Industrielösungen für die Produktion

Die Mensch-Roboter-Kollaboration bedarf einem hohen Maß an Sicherheit und Präzision für die Zusammenarbeit auf engstem Raum. Multisensorische Ansätze bieten hierfür ein erweitertes Spektrum an Überwachungsmöglichkeiten und steigern zugleich durch Redundanzen die Zuverlässigkeit. Das Fraunhofer IPMS entwickelt optische und akustische Module und Systeme (LiDAR, akustische Kamera, Ultraschall-Proximity-Sensoren, taktile Sensoren) für die zielsichere Erfassung von Personen, Objekten sowie die Detektion von Texturen und Kraftverteilungen an Oberflächen im Abstandsbereich von einigen Metern bis hin zum Kontakt. Im Vergleich zu bisherigen Systemen, bieten die miniaturisierten Lösungen des Fraunhofer IPMS die Integration und die Kombination der Sensormodule in kompakte Bauräume und auf Oberflächen. Dadurch werden neue Applikationen für das Greifen, Positionieren, dem Kollisionsschutz und der Navigation in den Domänen Service-Robotik, Professional Services sowie Machine Tending ermöglicht.

Li-Fi kontaktlose Verbindung

Industrielösungen für die Produktion

Aktuell werden vorwiegend klassische Verbindungstechniken wie Steckverbinder und Kabelschleppen eingesetzt, um Maschinen und Roboter an die Datenkommunikation anzubinden. Neben mangelnder Flexibilität dieser Lösungen führt der stetige mechanische Kontakt zu Verschleißerscheinungen an den Komponenten. Steckverbinder ermöglichen im Vergleich zur Festverdrahtung, dass Verbindungen auch wieder getrennt werden können – ein großer Vorteil für Reparatur, Wartung und Modernisierung. Allerdings sind die Verbinder in ihren Steckzyklen oft begrenzt, zudem kann häufiges Stecken zu veränderten Übertragungseigenschaften führen. Li-Fi – also die optische Datenübertragung kann als kontaktloser Steckverbinder oder auch als Kabelersatz dienen und überträgt dabei hohe Datenraten im Gigabit-Bereich. Die kontaktlose Verbindungstechnologie ist nahezu verschleiß- und interferenzfrei und eignet sich für den Einsatz in Ex-Schutzbereichen.

Unsere Leistungen:

  • Technologie Consulting
  • Konzeptentwicklung
  • Hardware- und Moduldesign
  • Pilotproduktion

Maschine-zu-Maschine Kommunikation per Licht

Moderne flexible Fertigungslinien mit mobilen Robotern und Werkzeugen, jede Fertigungszelle und Maschine an die Cloud angebunden und miteinander vernetzt. Das sind Industrie 4.0 beziehungsweise M2M Szenarien, die vor allem eines erfordern: sichere und drahtlose Kommunikation. Li-Fi HotSpots nutzen das Spektrum des Lichts anstatt Funk, um Daten zu übermitteln. Im Vergleich zu Funk ist die optische Technologie grundlegend sicherer vor elektromagnetischen Störungen. Es ist abhörsicher und außerdem im Mikrosekundenbereich echtzeitfähig und das bei Datenraten bis 1 Gbit/s. Diese Faktoren prädestinieren die optische Kommunikation für den industriellen Einsatz. Li-Fi kann in Bereichen eingesetzt werden, in denen selbst Industrie WLAN Access Points an ihre Grenzen stoßen.  Die örtliche Diversität erleichtert außerdem die Netzwerkplanung, die aufwändige Antennenplanung  und -ausrichtung ist so nicht mehr notwendig.

Unsere Leistungen:

  • Optik- und Transceiverentwicklung
  • Modulintegration
  • Systemsetup
  • Charakterisierung & Test
  • Pilotfertigung
  • Kundensupport

Optische Datenübertragung an fahrerlosen Transportsystemen

Industrielösungen für die Logistik

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Mobile Roboter, die in einem Warenlager die Logistik übernehmen, könnten zukünftig über Li-Fi-Hotspots miteinander kommunizieren.

Um permanent verfügbare und flexiblere Warenflüsse zu gewährleisten werden in der Intralogistik zunehmend automatisierte Lösungen eingesetzt. Fahrerlose Transportsysteme (FTS)  werden im Wesentlichen über WLAN oder andere funkbasierte Übertragungstechnologien mit der übergeordneten Fahrzeug- bzw. Streckenverwaltung oder anderen Leitsystemen verbunden. Viele parallele Teilnehmer in einem funkbasierten Netzwerk  können allerdings zu Interferenzen führen und die Zuverlässigkeit der Datenverbindungen beeinträchtigen.

Mit dem Einsatz von Li-Fi als optische Datenübertragungstechnologie lassen sich stabile interferenzfreie Datenlinks aufbauen und so immer eine sichere Datenübertragung gewährleisten. Mit Li-Fi kann der parallele Betrieb von vielen Fahrzeugen mit Datenlinks bei gleichbleibender Bandbreite realisiert werden.

Unsere Leistungen:

  • Optik- und Transceiverentwicklung
  • Modulintegration
  • Systemsetup
  • Charakterisierung & Test
  • Fertigungsunterstützung
  • Kundensupport