Präzise Lokalisierung für Industrie

Präzise Lokalisierung für Industrie

Auf einen Blick

© Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
Test- und Anwendungszentrum L.I.N.K.

Die vom Fraunhofer IIS entwickelte präzise Lokalisierung für Industrie bietet die Möglichkeit zur schnellen Evaluierung von Lokalisierungs-, Kommunikations- und Identifikationstechnologien. Mit Hilfe von mehreren integrierten Chipsätzen ist es möglich, die für Ihre Anwendung passende Technologie zu ermitteln und zu testen. Das Fraunhofer IIS berät Sie bei der Einführung von Technologien in Ihrem Unternehmen. Wir stellen Ihnen außerdem eine maßgeschneiderte »all-in-one«-Ortungslösung bereit oder entwickeln eine auf Ihre Anwendung angepasste Lösung.

Die präzise Lokalisierung für Industrie kann maßgeschneidert an Ihre Anforderung eingesetzt werden. Je nach Anforderungen können Lokalisierungs-, Kommunikations- und Identifikationstechnologien evaluiert werden. So kann eine auf Ihre Arealgröße, gewünschte Genauigkeit, Updaterate oder Batterielaufzeit abgestimmte Technologie ausgewählt werden. Bei der Evaluation werden zusätzliche Anforderungen wie Größe, Preis, Zeithorizont und Randbedingungen beachtet.

 

Anwendungen

Die lückenlose Positionsbestimmung von Objekten und Personen ermöglicht maximale Transparenz für Ihre Prozesse. Daraus ergeben sich Nutzungspotentiale in den verschiedensten Branchen.  

Funkbasierte Lokalisierungssysteme gelten als Schlüsselkomponente von modernen Logistiksystemen. Sie bilden die Grundlage für die automatisierte, zeit-, orts- und szenenbezogene Prozessüberwachung. Die Nachfrage nach zuverlässiger, hochauflösender, sowie echtzeitfähiger Objektortung und Objektidentifikation innerhalb und außerhalb von Gebäuden wächst beständig.

Die Sendeempfänger-Plattform Wismit ist vielseitig einsetzbar, die Modulbauweise erlaubt die Anpassung an die unterschiedlichsten Anforderungen. Zahlreiche Fraunhofer Projekte nutzen bereits Wismits, um eine Lokalisierung zu realisieren.

 

Anwendungsbereiche:

 

  • Logistik: z.B. Kommissionierbereich
  • Industrie 4.0: z.B. Produktionssteuerung
  • Internet of Things: z.B. Behältermanagement
  • Sport: z.B. Fußball

Technologien und Kompetenzen

Mit einer Genauigkeit von 50cm-2m (abhängig von der eingesetzten Technologie) ist die für die präzise Lokalisierung angewendete Plattform eine zuverlässige Hardware zur Evaluierung von Lokalisierungssystemen. So werden auf dieser Hardware führende indoor- und outdoor-Ortungstechnologien mit verschiedenen Bandbreiten und Einsatzgebieten auf einer Plattform vereint. So können beispielsweise Flurförderfahrzeuge in Hallen oder Einsatzkräfte in großen Arealen geortet werden. Für Kleinserien stellt die präzise Lokalisierung für Industrie eine „all-in-one“-Ortungstechnologie dar, welche schnell auf kundenspezifische Anwendungsszenarien angepasst werden kann.

Auf der Plattform ist außerdem die UWB (Ultra Wide Band)-Funktechnologie integriert. UWB basiert auf zeitlich kurzen Impulsen (im subnano-Sekunden Bereich), sodass ein sehr hohe Zeitauflösung erreicht wird. Damit ist eine hohe Robustheit gegenüber Effekten der Mehrwegeausbreitung gegeben und die Genauigkeit der gemessenen Positionen ist sehr gut. Mit seiner großen Funkfrequenz-Bandbreite bei gleichzeitigen niedrigen Leistungspegeln der Signale ist eine ungestörte Nutzung des Spektrums in Koexistenz mit anderen Funksystemen möglich. Die trägerlose Übertragung vereinfacht das Hardware-Design von UWB-Systemen.

Uplink und Downlink TDOA

Dies ermöglicht die Ortung einer unbegrenzten Anzahl von Objekten mit einer Genauigkeit von 0.1m CEP. 

Durch die Roundview kann das im Rahmen der präzisen Lokalisierung der Industrie entwickelte Technologie „EasyPilot Follow” leicht auf andere Fahrzeuge portierbar werden. Dadurch erfolgt eine Reduzierung der Funkauslastung, wodurch die TAGs eine längere Laufzeit haben und zeitgleich mehrere kleine Tags verwendet werden können. Zudem bietet diese Kompetenz die Möglichkeit mehrere Systeme gleichzeitig betreiben zu können.

 

Adhoc ist ein selbst-einmessenden UWB-Lokalisierungssystems. Anker müssen somit nicht mehr aufwendig eingemessen werden, sondern bestimmen selbst ihre Position. Das ermöglicht den Einsatz von mobilen Ankern. Die Nachrichten werden an Knoten verschickt, die nicht in Reichweite sind. Dabei werden die Knoten einfaches konfiguriert. Die Implementierung des Kommunikationskonzeptes erfolgt auf der Wismit Plattform.

  • Die Wismit-Plattform ist eine Hardware, die zur Evaluierung von Lokalisierungs-, Kommunikations- und Identifikationstechnologien verwendet wird. Diese Plattform ermöglicht den zeitgleichen Einsatz von verschiedene Ortungstechnologien.
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  • Technische Details:

„all-in-One“- Plattform in Scheckkartengröße

Verschiedene Betriebsmodi: Ankerknoten, TAG, Sensor uvm.

Schnittstelle zum Raspberry Pi ab Version 4.4

Akkubetrieb und induktives Laden (Qi-Standard)

Lokalisierungs- und Kommunikationschipsätze:

Silicon Labs: SI4460 (868 MHz)

Silicon Labs: EFR32BG13 (2,4 GHz)

Microchip: AT86RF215 (868 MHz)

Microchip: AT86RF233 (2,4 GHz)

Decawave: DW1000 (4-6,5GHz)

Nanotron Technologies: NA5TR1 (2,4 GHz) (bis V4.3)

Bespoon: UM100 (3,25- 4,75 GHz) (bis V4.2)

Sensorik

STMicroelectronics Beschleunigungssensor: LIS331HH

Bosch Drehratensensor: BMG160

Bosch Magnetfeldsensor: BMC150

Bosch Druck-,Temperatur- u. Feuchtesensor: BME280

Bosch Orientierungssensor BNO055

Bosch Position Tracking Sensor BHI160 (ab V4.4)

RFID/NFC

NXP Semiconductors: PN5321A3HN

Mikrocontroller

Silicon Labs: EFM32WG230F256

Vorteile

  • System zur Vergleichsmessung und Evaluierung
    • Evaluierung verschiedener Chipsätze in speziellen Anwendungsszenarien
    • Technologieberatung
    • Basis zur Systemplanung und Sensorfusion
  • Kleinserien
  • „all-in-one“- Ortungslösung
  • Schnelle Anpassung auf kundenspezifische Anwendungsszenarien

Technische Vorzüge

  • Verschiedene Ortungstechnologien auf einer Plattform
  • Genauigkeit von 5cm – 2m (abhängig von der eingesetzten Technologie)
  • TAG ist kabellos aufladbar (QI-Standard)
  • Spannungsversorgung der Anker über PoE
  • Führende Ortungstechnologien auf einer Plattform

Evaluierung der Anforderungen

  • Arealgröße
  • Genauigkeit
  • Updaterate
  • Senderbeschaffenheit
  • Arealbeschaffenheit
  • Batterielaufzeit
  • Objektanzahl
  • Verfügbarkeit
  • Größe
  • Preis

Angebot

Das Fraunhofer IIS bietet Ihnen alle Kompetenzen, die für eine vollständige kundenspezifische Systemlösung im Bereich Lokalisierung, Kommunikation, Identifikation und Navigation nötig sind. Basis für die Integration des Produkts ist ein individueller Lizenzvertrag, der sich an Ihrem Geschäftsmodell orientiert. Zusätzlich stehen wir Ihnen als Technologieberater zur Seite.  

Mit der präzise Lokalisierung für Industrie stellt Fraunhofer eine Plattform zur Verfügung, mit der Sie verschiedenste Anwendungsszenarien für Lokalisierungslösungen in Ihrem Umfeld vor Ort erproben können. DIe Hardwares werden dabei als mobile Sender eingesetzt. Die Plattform kann an Ihre Anforderungen angepasst werden und z.B. auch Einzelkomponenten wie die Interialsensorik können genutzt werden.

 

 

Evaluierung der Anforderungen:

Arealgröße

Genauigkeit

Updaterate

Senderbeschaffenheit

Arealbeschaffenheit

Batterielaufzeit

Objektanzahl

Verfügbarkeit

Größe

Preis

 

 

 

Lokalisierungslösung für die Logistik

Effizientes Kommissionieren mit easyPILOT Follow von JUNGHEINRICH: Durch die vom Fraunhofer IIS entwickelte präzise Lokalisierung für Industrie folgt das Kommissionierfahrzeug den Menschen automatisch und erleichtert die Arbeitsabläufe beim Be- und Entladen immens.

Datenschutz und Datenverarbeitung

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Die Verbindung kann man sich wie eine virtuelle Leine zwischen Mensch und Maschine vorstellen. Durch die präzise Lokalisierung für Industrie stoppt das Fahrzeug, wenn der Kommissionierer stehen bleibt und fährt weiter, wenn er wieder geht. So kann bei der Auf- und Abstiegszeit Zeit eingespart werden. Der Kommissionierer trägt dafür lediglich einen Sensor in der Tasche und hat die Hände für das Be- und Entladen frei. Die Ortungszuverlässigkeit ist auch bei hohem Beladungszustand gewährleistet. Wismit basiert auf eine zuverlässige Ultra-Breitband-Technologie (UWB; engl.: Ultra-wideband), welche mittels Laufzeitmessung des UWB-Funksignales immer exakt die Position zwischen Fahrzeug und dem vom Menschen getragenen Sensor bestimmt. In Zusammenarbeit mit JUNGHEINRICH wurde der easyPILOT Follow umfassend getestet und steht bereit als fertiges Produkt zum Verkauf.

EasyPilot

Effizientes Kommissionieren mit easyPILOT Follow von JUNGHEINRICH: Durch die vom Fraunhofer IIS entwickelte präzise Lokalisieren folgt das Kommissionierfahrzeug den Menschen automatisch und erleichtert die Arbeitsabläufe beim Be- und Entladen.