Deterministische Echtzeitkommunikation via Licht
Das Fraunhofer IPMS präsentiert eine optische Wireless-Lösung, die Gigabit-Geschwindigkeiten mit Latenzen im Nanosekundenbereich für industrielle Umgebungen kombiniert.
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Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS hat mit Li-Fi Grathus® ein System entwickelt, das Daten statt über Funkwellen oder Kabel per Licht überträgt. Die Technologie adressiert die Schwachstellen herkömmlicher WLAN-Systeme in der Industrie – insbesondere die Anfälligkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen (EMV) und unvorhersehbare Latenzzeiten. Mit einer Datenrate von 1 Gbit/s und einer deterministischen Latenz von unter 100 Nanosekunden ermöglicht das System eine nachweisbare Echtzeitkommunikation, die für die digital supply chain und hochpräzise Robotik unerlässlich ist.
Technische Kernmerkmale und Leistung
Li-Fi Grathus® nutzt das optische Spektrum zur drahtlosen Datenübertragung und bietet damit eine physikalische Immunität gegenüber Funkstörungen. Die technischen Spezifikationen umfassen:
- Durchsatz: 1 Gbit/s oder mehr im Vollduplex-Betrieb (gleichzeitiges Senden und Empfangen).
- Latenz: Deterministisch unter 100 ns, ideal für zeitkritische Regelkreis-Anwendungen.
- Reichweite: Bis zu 10 Meter bei zuverlässiger Verbindung.
- Sicherheitskanal: Ein dedizierter 1-Mbit/s-Seitenkanal für Diagnose-, Management- und Sicherheitssignale.
Integration in industrielle Netzwerke
Die Technologie ist als "Plug-and-Play"-Lösung konzipiert und unterstützt gängige Industriestandards, was die Integration in das bestehende automotive data ecosystem erleichtert:
- Industrieprotokolle: Profinet, EtherCAT, EtherCAT G, SERCOS III und Time Sensitive Networking (TSN).
- Schnittstellen: Ethernet/Gigabit-Ethernet sowie USB 3.0/3.1.
- Robustheit: Ein kompaktes, thermisch stabiles Metallgehäuse schützt die Optik im rauen Werkstattalltag.
Handhabung und Sicherheit
Ein wesentlicher Vorteil gegenüber komplexen Freistrahlsystemen ist die einfache Installation:
- Patentierte Mehrwegelinse: Ermöglicht eine einfache manuelle Ausrichtung ohne aufwendige adaptive Optik oder Beamsteering.
- Augensicherheit: Das System ist nach Laserklasse 1 zertifiziert und somit für den Einsatz in Arbeitsbereichen mit Personal sicher.
- Flexibilität: Die drahtlose Natur erlaubt eine schnelle Rekonfiguration von Produktionslinien, ohne die deterministische Performance einer Kabelverbindung zu verlieren.
Einsatzbereiche in Automatisierung und Logistik
Li-Fi Grathus® eignet sich besonders für Umgebungen, in denen metallische Oberflächen Funkwellen reflektieren und herkömmliche Drahtlossysteme stören. Typische Anwendungen sind:
- Robotik & Motion Control: Präzise Steuerung von Bewegungsabläufen in Echtzeit.
- Fahrerlose Transportsysteme (AGVs): Schneller Up- und Download großer Mengen an Sensordaten bei kurzen Stopps.
- Rotierende Maschinen: Ersatz von Schleifringen durch eine verschleißfreie optische Verbindung.
- Retrofit: Kabellose Modernisierung bestehender Anlagen zur Steigerung der Flexibilität.
Für interessierte Unternehmen ist die Technologie als Evaluierungskit direkt über das Fraunhofer IPMS erhältlich. Das Set enthält zwei Module und ermöglicht den unkomplizierten Test als Ersatz für eine kabelgebundene 1-Gbit/s-Ethernet-Verbindung.
Bearbeitet von Romila DSilva, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.
www.ipms.fraunhofer.de
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