Lichtsensor-basierte Ortungs- und Navigationsdienste für autonome Systeme

Durch die intelligente Vernetzung von Menschen und Maschinen im Sinne von Industrie 4.0 lassen sich Produktions- und Logistikprozesse in Unternehmen transparenter und ressourceneffizienter gestalten. Eine große Rolle spielen dabei autonome Systeme wie fahrerlose Transportsysteme, die sich in hochgradig vernetzten Produktionsumgebungen schnell und zuverlässig bewegen. Dazu sind geeignete Indoor-Ortungs- und Navigationsdienste nötig. Aktuelle Lösungen können die Anforderungen jedoch nicht erfüllen: Funklösungen wie WLAN sind in industrieller Umgebung oft zu unpräzise und störanfällig. Lasergesteuerte Navigation ist mit hohen Kosten verbunden. Leitliniensysteme sind nur mit großem Aufwand anpassbar.

Im Projekt LiONS (Lichtsensor-basierte Ortungs- und Navigationsdienste für autonome Fahrzeuge) wird ein System entwickelt, das Standortdaten aus dem Licht von LED-Leuchten in Hallen und Räumen ermittelt und dieses für die Navigation von autonomen Fahrzeugen nutzt. Möglich wird dies durch eine neuartige Technologie. Modifizierte LED-Leuchten übermitteln rein über das ausgesandte Licht eine eindeutige Kennung. Um diese Signale zu erkennen, kommen an Transportfahrzeugen spezielle Module aus Kamera und Auswerte-Elektronik zum Einsatz. Diese empfangen die Kennungen der einzelnen Leuchten und werten sie aus. Jede Kennung ist dabei mit einer festen Position innerhalb eines Betriebsbereichs z.B. einer Fertigungshalle verknüpft. Die Position der Fahrzeuge kann auf diese Weise präzise bestimmt werden.

Die lichtbasierte Ortung durch neuartige Sensorik bietet hohe Flexibilität und lässt sich auf viele Anwendungsfälle in der Industrie übertragen. Durch die Bereitstellung von Positionsinformationen von Objekten und Personen können Fertigungs-und Logistikprozesse optimiert, Arbeitsabläufe erleichtert und Zusatzinformationen für Location-based Services bereitgestellt werden. Dabei greifen alle Anwendungen auf die gleiche Beleuchtungsinfrastruktur zurück.

Das Fraunhofer IEM verantwortet im Sinne des Systems Engineerings die Konzeption des Gesamtsystems aus LED-Leuchten, Lichtsensoren und fahrerlosen Transportsystemen. Ziel ist es, die Komplexität des Gesamtsystems schon während der Entwicklung beherrschbar zu machen. Dafür wird das System gemäß des Model-Based Systems Engineering modellgestützt entworfen und alle Fachbereiche von Beginn an einbezogen. Dies umfasst auch die strategische Planung möglicher Anwendungsfälle in der Produktion. Durch die Integration der Testfallplanung in den Entwicklungsprozess werden Fehler vorgebeugt sowie der gesamte Entwicklungsprozess optimiert und beschleunigt.