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5G Testbed Industrie 4.0

ist eine offene Testumgebung, in der kundenspezifische Anwendungsszenarien aus dem Bereich Industrie und Logistik unter realistischen Bedingungen mit 5G getestet werden können. Alle Outdoor-, Indoor- und Übergangsbereiche des Testgeländes sind mit ineinandergreifenden Kommunikations- und Lokalisierungslösungen ausgestattet. So können Industrieanwendungen in praxisrelevanten Einsatzszenarien erprobt werden.

So können Industrieanwendungen in praxisrelevanten Einsatzszenarien erprobt werden. Unternehmen können das 5G-Bavaria-Testbed »Industrie 4.0« nutzen, um zu testen, wie 5G im realen Einsatz verschiedenste industrielle Anwendungsanforderungen erfüllen kann. Da die Lokalisierung ein wichtiger Bestandteil von Industrie-4.0-Anwendungen sein wird (z.B. fahrerlose Transportsysteme, UAV, mobile Roboter, Werkzeugtracking), ist das Testbed Industrie 4.0 eines der Ersten, das industrielle 5G-Kommunikation zusammen mit echter 5G-Lokalisierung im Kontext von Industrie 4.0-Anwendungen zeigt.
The Testbed Industry 4.0 is an endorsed testbed by 5G ACIA.

 

Mobiles 5G Campusnetz

Das 5G-Campusnetz besteht aus einer 5G-Basisstation und dem Kernnetz sowie einer Antenne und einer entsprechenden Funkeinheit (Radio Head). Die Basisstation und das Kernnetz laufen als integrierte Softwarelösung auf einem lokalen Rechner (Edge-Lösung). Über die Antenne und den Radio Head wird eine lückenlose Netzabdeckung innerhalb einer Reichweite von einigen hundert Metern realisiert. Die aufgespannte 5G-Zelle stellt dabei bis zu 100 MHz Bandbreite zur Verfügung. Darüber hinaus ist eine Erweiterung um eine weitere Zelle möglich, um beispielsweise In- und Outdoorbereiche auf einem Gelände gleichermaßen zu versorgen.  

 Das mobile Campusnetz ist ein isoliertes und sicheres 5G-Netz, das prinzipiell strikt vom öffentlichen Netz getrennt ist. Je nach Wunsch kann das Campusnetz aber auch mit dem lokalen Firmennetz oder dem Internet verbunden werden. Die Verbindung zwischen Endgeräten und dem Campusnetz basiert auf 5G im Standalone-Modus (Release 15). Kompatible Endgeräte beziehungsweise 5G-Funkmodem-Module können von uns zur Verfügung gestellt werden. Alternativ führen wir frühzeitig Kompatibilitätstest durch, um sicherzustellen, dass der geplante Einsatz eigener 5G-fähiger Endgeräte im mobilen Campusnetz möglich ist.

 

UWIN - Ultra Reliable Wireless Industrial Network

Die echtzeitfähige Funktechnologie UWIN kann als drahtlose Erweiterung oder als Ersatz von drahtgebundenen Feldbussen in der Automatisierungsindustrie, Automobilindustrie, im Maschinenbau und in der Elektronikindustrie eingesetzt werden.  

Erst durch eine zuverlässige Echtzeit-Industriekommunikation können Anwendungen wie fahrerlose Transportsysteme (automated guided vehicle – AGV) bei voll automatisierten Lagerungen, das schnelle Versenden von Alarmmeldungen bei Notfällen in der Produktion, oder die Überwachung kritischer Industrieanwendungen überhaupt erst realisiert werden. Mit dem UWIN Evaluation-Kit können die Zuverlässigkeitsmechanismen der Funktechnologie nun direkt in der kundeneigenen Umgebung getestet werden.

 

Intelligente Schraubverbindung

Schraubverbindungen an kritischen, sicherheitsrelevanten Stellen an Brücken, an tragenden oder hohen Belastungen ausgesetzten Aufbauten sowie in der Produktion benötigen eine möglichst lückenlose Kontrolle (Condition Monitoring). Mit der intelligenten Schraubverbindung wird dies über die Einbindung in drahtlose Sensorsysteme möglich: Anhand einer speziellen Druck- und Temperatur-Dünnschicht- und einem drahtlosen, autarken (über Energy-Harvesting) Sensor kann die

Vorspannung der Verschraubung geprüft und über eine standardisierte Schnittstelle gesendet werden.

Über einen kryptographisch gesicherten Update-Prozess können authentische, verschlüsselte Daten übertragen werden. Das patentierte System ist als flexibles Toolkit mit konfigurierbaren Einzelkomponenten entwickelt und als Evalkit verfügbar.

FlexLoc – Flexible Adhoc-Lokalisierungslösung

Agile und automatisierte Produktionsprozesse sind heute kaum noch wegzudenken. Manuelle Arbeiten bei schweren oder sich wiederholenden Aufgaben werden ersetzt, wodurch die Qualität gesteigert und Produktionskosten gesenkt werden können. Die flexible Lokalisierungslösung Flexloc ist eine Anwendung, die einen

entscheidenden Fortschritt für eine agile und vernetzte Produktion bedeutet. Dabei können mit dem mobilen Adhoc-Lokalisierungssystem durch ein UWB-Lokalisierungssystem (Ultra-Wideband) in der Halleninfrastruktur beispielsweise mobile Werkzeugmaschinen an großen Werkstücken platziert werden.

Für die Logistik stellt die Flexloc-Technologie ebenfalls ein großes Potenzial dar. Hier können fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) durch die Anbringung von Sensorknoten mit einer Person interagieren, die einen zugehörigen Tag bei sich trägt. Die Lokalisierungslösung ist in Genauigkeit und Reichweite skalierbar und je nach Bedarf erweiterbar.

 

IndLoc® - Induktive Nahfeldortung zur Materialerkennung

Die am Fraunhofer-Institut für integrierte Schaltungen IIS entwickelte Lokalisierungs- und Objekterkennungstechnologie IndLoc® ist eine kostengünstige Lösung zur dreidimensionalen Echtzeitlokalisierung, Objekterkennung und Kommunikation mit passiven Zielobjekten in einem definierten Volumen bei hoher Genauigkeit. Dazu umschließt ein stromdurchflossener Leiter ein definiertes Areal variabler Größe

und erzeugt in diesem Bereich ein schwaches magnetisches Wechselfeld.

Das zu erkennende Objekt enthält dabei leitfähige Elemente, welche in dem beobachteten Volumen ein magnetisches Sekundärfeld erzeugen. Dieses wird von Sensorantennen erfasst, welche die Daten an einen Reader weitergeben. Diese werden schließlich mithilfe eines angeschlossenen Back-End-Systems ausgewertet und interpretiert.   Dadurch können exakte Grenzüberschreitungen und Positionen von Objekten oder auch Personen bestimmt werden, sowie einzelne Objekte voneinander auch in verpacktem Zustand in Art und Menge unterschieden werden. Dabei gibt es keine Notwendigkeit einer komplexen, integrierten Sensorik mit zusätzlicher Batterie oder anderer Energiequellen am georteten Objekt. Auch die Toleranz gegenüber metallischen Störern, Mehrwegeausbreitungen und der Vorteil, dass keine "Line of Sight" für die Ortung erforderlich ist, ermöglichen die Detektion von verdeckten Objekten in schwierigen Umgebungen.