Cyberphysical Systems and Sensors for Smarter Applications

Schlüsselkomponenten und Entwicklungen für den digitalen Wandel in Anwendungen für das Internet der Dinge, für autonomes oder assistiertes Fahren sowie für ein effizientes Energiemanagement stellen die Fraunhofer-Institute auf der embeddedworld 2017 vor. Mit intelligenten Sensorlösungen, Softwarelösungen für IoT-Anwendungen, Sicherheitslösungen und drahtlosen Vernetzungstechnologien bieten die Institute anwendungsorientierte, zukunftsweisende Lösungen für CPS und eingebettete Systeme.

IoT-Anwendungen:

IoT-Bus – Kommunikationsbus für das Internet of Things

Durch die Verwendung und Anpassung von IEEE Std. 802.15.4 ermöglicht der IoT-Bus einen Medium übergreifenden Kommunikationskanal.
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Kommunikationsbus mit IPv6-Unterstützung und Sicherheitskonzept

Der IoT-Bus ist ein Feldbus mit IPv6-Unterstützung und integriertem Sicherheitskonzept. Er kombiniert die Vorteile der nativen Internet-Protokoll-Unterstützung mit den Vorteilen eines Feldbusses hinsichtlich Reichweite, Zuverlässigkeit, Robustheit und geringer Latenz. Der IoT-Bus basiert auf den Standards IEEE 802.15.4 und 6LoWPAN und verwendet die RS-485 Schnittstelle in Verbindung mit einer Twisted-Pair-Leitung für die Datenübertragung. Damit die Vorteile der 6LoWPAN-Header-Komprimierung genutzt werden können, wurde das IEEE Std. 802.15.4 Protokoll für die drahtgebundene Kommunikation angepasst. Diese Konformität zu IEEE 802.15.4 ermöglicht ein schnelles Paket-Routing zwischen dem verdrahteten IoT-Bus und kabellosen Netzwerken ohne umfangreiche Protokollumsetzung. Der IoT-Bus schließt somit die Lücke im Kommunikationsportfolio zwischen sehr schmalbandigen und breitbandigen Technologien und schafft damit die Möglichkeit die IP-Fähigkeit kostengünstig in die Endknoten, z. B. Sensoren und Aktoren, zu bringen und ist damit ein Türöffner für das IoT.

Weitere Informationen zum IoT-Bus

s-net® – Moderne Sensornetz-Technologie für die Herausforderungen von Industrie 4.0-Anwendung

Die s-net®-Technologie bietet optimierte Kommunikationsprotokolle für drahtlose Sensornetzte, Asset-Tracking, Internet der Dinge (IoT) und Cyber Pysikalische Systeme (CPS). Mit der voll batteriebetriebenen, vermaschten Kommunikation und Selbstorganisation für geringen Konfigurationsaufwand, ist die s-net® Technologie ideal für kundenindividuelle Lösungen geeignet.


In den letzten Jahren wurden auf Basis der s-net®-Technologie eine Vielzahl von Messtechnik-, Überwachungs- und Steuerungsanwendungen mit drahtlosen Sensornetzen realisiert. Gerade im Kontext von Industrie 4.0 eröffnet die s-net®-Technologie enorme Potenziale für zahlreiche innovative Anwendungen. Die digitalisierte Produktion profitiert vom Einsatz drahtloser Sensornetze unter anderem in den Bereichen Intralogistik (bspw. Intelligente Kommissioniersysteme) sowie Prozesssteuerung und –überwachung (bspw. Intelligente Kleinladungsträger, CargoMonitoring).

Weitere Informationen zu s-net®

Anwendungen:

DProdLog - Intelligenter Kleinladungsträger

Pick-by-Local-Light - intelligente Kommissionierung

OGEMA - Edge Computing für individuelle Produktion

OGEMA ermöglicht die Verschmelzung von realer und virtueller Welt.
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OGEMA ermöglicht die Verschmelzung von realer und virtueller Welt.

Zukünftig müssen Unternehmen ihre Produktion mit intelligenten und vernetzen Lösungen erweitern, um in Industrie 4.0 wettbewerbsfähig zu bleiben.  Die Kommunikation zwischen Internet bzw. Cloud, Produktionsanlagen und die Zulieferung der fertigen individuellen Produkte muss datensicher gewährleistet werden. Das Fraunhofer IIS ist sich dieser Problematik bewusst und kann Ihnen OGEMA als eine sichere Edge Computing Plattform für Industrie 4.0 anbieten. Durch die Integration verschiedenster Kommunikationsprotokolle und dem Internet können Ihre Endkunden ihre Produktvorstellungen über einen Konfigurator verwirklichen und die Informationen werden dank OGEMA direkt an die verarbeitenden Maschinen weiter gegeben. Nach Ihren Anforderungen und Wünschen können wir in Verbindung mit der integrierten Software SPS individuelle Applikationen zur Maschinensteuerung entwickeln. OGEMA kann jederzeit flexible mit neuen Standards und Geräten erweitert und angepasst werden.

Weitere Informationen zu OGEMA

Ensiro Plattform® - Drahtlose Sensorik für Umweltstationen

Ensiro®-Umweltstationen erheben mittels drahtloser Sensorik Umweltdaten. Diese werden mithilfe der Ensiro®-Plattform für Privatanwender, Forschung und Wirtschaft bereitgestellt. Die Ensiro® Produktfamilie beschäftigt sich mit der Messung von Umweltdaten und umfasst die Produkte Ensiro® GO, Ensiro® Water und Ensiro® S. So überträgt Ensiro® GO Daten mittels Bluetooth® an ein Smartphone, das diese wiederum an die Ensiro®-Server weitersendet. Der Ensiro® GO-Nutzer kann seine Daten im Internet oder bequem über die Smartphone-App abrufen.

SWARCO ─ Umweltüberwachung

Zusammen mit der SWARCO-Gruppe entwickelt das Anwendungszentrum Drahtlose Sensorik des Fraunhofer IIS Lösungen auf dem Gebiet der Umweltüberwachung.

In Kooperation mit Pepperl+Fuchs entwickelte das Anwendungszentrum Sensorsystem zur Überwachung von Unterflurmüllbehältern und zur drahtlosen Weitergabe der Messwerte. Mittels Ultraschallentfernungsmessung können die Sensoren den Füllstand der Behälter sowie Verstopfungen der Einwurfschächte ermitteln.  Der Anwender kann einen kritischen Wert (Prozentsatz oder Füllmenge) festlegen, ab dem er alarmiert werden möchte.

  • Bequeme, weltweite Überwachung der Füllstände per PC, Tablet oder Smartphone-App.
  • Prozessoptimierung, da die regelmäßige Füllstand-Kontrolle vor Ort wegfällt und erst ab einem kritischen Wert reagiert werden muss -> Steigerung der Effizienz -> Senkung der Kosten

Vernetzte drahtlose Technologien für den Waschraum der Zukunft

Übertragung der aktuellen Füllstände mit stromsparender Funktechnologie

Das Thema »Intelligenter Waschraum« zeigt in einer »Internet der Dinge«-Anwendung, wie die Informationen zwischen realer Anwendung und digitaler Welt ineinandergreifen können. Bei allen drei Produkten wird per stromsparender Funktechnologie (Bluetooth® 4.0 LE sowie Fraunhofer s-net®) der aktuelle Füllstand drahtlos und gebäudeumfassend auf ein Gateway übertragen. Die auf dem Gateway gespeicherten Daten werden anschließend (mittels WLAN, GSM, UMTS, LTE, Ethernet) auf einen Server weitergeleitet. Der Server bereitet die Daten nutzerfreundlich auf und stellt sie dem Anwender zur Verfügung. Die Füllstände können in absoluten Zahlen und prozentual angezeigt bzw. graphisch visualisiert werden.

Weitere Informationen zum Waschraum  

Lernlabor IT-Sicherheit

© Fraunhofer AISEC

Berufsbegleitenden Weiterbildungskonzepte von Fraunhofer-Institute und Fachhochschulen

Mit der Digitalisierung wächst das Bedrohungspotenzial von Cyberattacken. Neben bisherigen Angriffen treten auch Angriffsszenarien auf kritische Infrastrukturen und hochskalierte Angriffe auf Industrieanlagen in den Vordergrund. Daher ist Cybersicherheit eine Schlüsseltechnologie für eine funktionierende moderne Gesellschaft und Industrie. Kompakte Veranstaltungsformate im Lernlabor Cybersicherheit erlauben eine berufsbegleitende Qualifikation und flexibel kombinierbare Module vermitteln Cybersicherheit für unterschiedliche Berufsrollen. Fach- und Führungskräfte aus Industrie und öffentlicher Verwaltung erhalten eine kompakte Qualifizierung in hochwertigen Laboren mit aktueller IT-Infrastruktur. Sie stellen dort reale Bedrohungsszenarien nach, lernen deren Bedeutung und Konsequenzen zu erkennen und studieren geeignete Lösungskonzepte praxisnah in ihrem Einsatz und ihrem Wirkungsgrad.Das Konsortium aus Fraunhofer AISEC, Fraunhofer IIS, Ostbayerischer Technischer Hochschule (OTH) Amberg-Weiden und Hochschule Aalen konzentriert sich dabei auf die Themengebiete Embedded Systems, Mobile Security, Internet of Things und Ethical Hacking.

Weitere Informationen zum IT-Lernlabor

Energiemanagement:

Energie effizient mit BlueTEG gewinnen

BlueTEG Pipe Energy Harvesting
© Fraunhofer IIS/ Kurt Fuchs

BlueTEG-Pipe: Bluetooth LE Sender mit thermoelektrischer Energieversorgung.

Auf der embedded world zeigt das Fraunhofer IIS den neu designten Bluetooth Low Energy-Sensor BlueTEG mit thermoelektrischer Energieversorgung. Er misst Sensorwerte wie die Umgebungstemperatur oder Beschleunigungsraten und sendet diese via Bluetooth an ein Tablet. In ein kompaktes Gehäuse integriert, nutzt BlueTEG die Temperaturdifferenz zwischen warmen oder kalten Gegenständen und der Umgebung, um daraus Energie zu gewinnen. BlueTEG benötigt keine Batterie und ist in allen Bereichen der Gebäudeüberwachung, der Industrieautomation oder der körpernahen Sensorik einsetzbar.

Weitere Informationen zu Energy Harvesting

Flexibles Batteriemanagement für komplexe Batteriesysteme

© Fraunhofer IIS/ Kurt Fuchs

FlexBMS mit aktiven Ladungsausgleich zwischen den einzelnen Batteriezellen.

Für die Überwachungen von größeren Batteriespeichern zeigt das Fraunhofer IIS das flexible Batteriemanagementsystem FlexBMS. Ein kleines Elektronikmodul an jeder Zelle erfasst die Zellparameter wie Zellspannung und Temperatur. Durch eine optimierte Buskommunikation wird der Verkabelungsaufwand zwischen den Zellen minimiert. Das FlexBMS kann die Restkapazität und den Alterungszustand mittels shunt- bzw. widerstandsbasierten Strommessungen genau vorherzusagen. So können Laufzeit- oder Reichweitenprognosen ohne zusätzlichen Sicherheitspuffer erstellt werden. Die Überwachung von beliebigen Zell- oder Modulkombinationen von Batteriezellen benötigt keine Hardwareanpassung. Weiterhin kann dieses BMS Ladungsunterschiede zwischen den einzelnen Batteriezellen aktiv ausgleichen.

Weitere Informationen zu Batteriemanagementsystem

Integrierte Sensorsysteme und IC-Design:

Leistungseffiziente Vernetzung im Auto für Datenraten bis 10 Gbit/s

© Fraunhofer IIS/ Kurt Fuchs

Ein neuer High-Speed-Link überträgt Datenraten von 10 Gbit/s in Echtzeit über ein Kupferkabel.

Vor allem hochauflösende Kameras und Displays treiben die Datenraten im Fahrzeug immer weiter nach oben. Mit einem neuen High-Speed-Link können nun Datenraten von 10 Gbit/s über ein einfaches Kupferkabel in Echtzeit übertragen werden. Der Elektronikbaustein eignet sich besonders für hochbitratige Datenströme in Fahrerassistenzsystemen, für die Anbindung mobiler Endgeräte sowie für Multimedia­anwendungen im Fahrzeug. Der neue Physical Layer überträgt 10 Gbit/s über ein einzelnes Twisted-Pair-Kabel von 10–15 m Länge und verbraucht dabei weniger als ein Watt pro Sender- und Empfänger­paar. Der Physical Layer eignet sich außerdem für Anwendungen in der Automatisierung, z.B. in Industrieanlagen, im Maschinen- und Anlagenbau, in der Medizintechnik, Robotik sowie beim Broadcasting mit mehreren Kameras/HD-Video-Strömen. 

Weitere Informationen zur leitungsgebundenen Datenübertragung

3D-Kamera »HallinSight« zur großflächigen Vermessung von Magnetfeldern

© Fraunhofer IIS/ Volker Peters

»HallinSight« ist der Name einer neuen 3D-Magnetfeldkamera. Sie ist mit 3D Hall-Sensoren flächig bestückt und kann Magnetfelder dreidimensional nahezu in Echtzeit messen. Mit ihrer hohen Messauflösung von 10 µTesla eignet sich die Kamera für die Qualitäts­sicherung bei der Magnetfertigung ebenso wie für Laboruntersuchungen. Über eine USB-Schnittstelle kann die Kamera einfach an einen PC angebunden werden. Mit ihrer sehr hohen Aufnahmegeschwindigkeit von 200 Bildern pro Sekunde eignet sich »HallinSight« auch für einen Online-Test in der Produktion. Die in der Kamera verbauten 3D-Hall-Sensoren eröffnen darüber hinaus neue Möglichkeiten für eine sehr genaue, mehrdimensionale Positionsmessung (bis zu 6D).

Weitere Informationen zu »HallinSight«

IPs und Mixed-Signal Makros

Wir stellen hochwertige Makros und IPs zur Verfügung, um unsere Industriekunden, Designhäuser und Foundries bei der Entwicklung von ASICs oder SoCs effektiv zu unterstützen. Ein Teil dieser IPs wurde für sicherheitsrelevante Anwendungen entworfen und arbeitet über einen erweiterten Temperaturbereich. Wir entwickeln diese IPs mit hoher Zuverlässigkeit oder modifizieren vorhandene IPs nach Kundenwunsch. Um eine fehlerfreie Funktion sicherzustellen, unterstützen wir unsere Kunden bei der Integration unserer IPs in ihr System. Wir bieten eine kundenspezifische Anpassung für eine bessere Performance ihres Systems, die schnelle Integration der IPs in das Gesamtsystem, die Entwicklung von IPs in der gewünschten Zieltechnologie sowie die schnelle Verfügbarkeit der IPs. Produkterprobte Mixed-Signal IPs bieten wir auf verschiedenen Technologien an.

Wir freuen uns auf Ihren Besuch.