Photonische Sensorik für autonomes Fahren und industrielle Produktion

Europa und Internationales
17.12.2018
Erstellt von AIT Austrian Institute of Technology und Photonik Forschung Deutschland

Das innovative transnationale Forschungsprojekt LIANDRI setzt neue Maßstäbe in der Sensortechnologie. Und könnte so dem autonomen Fahren zu breitem Durchbruch verhelfen. Das BMBF unterstützt das Projekt im Rahmen der Förderinitiative „Photonics Based Sensing ERA-NET Cofund (PhotonicSensing)“.

Nahaufnahme eines Siliziumchips
Optoelektronisches Sende- und Empfangssystem, integriert auf Siliziumchip. Bild: AIT/Michael Mürling

Die Vorteile der Nutzung von Licht wurden im noch jungen 21. Jahrhundert bereits durch zahlreiche technologische Durchbrüche unter Beweis gestellt – so ermöglicht die Photonik etwa globale Konnektivität in bislang unerreichter Geschwindigkeit, industrielle Produktion in außerordentlicher Qualität und Umweltmessungen mit hoher Empfindlichkeit und Spezifität. Neue Maßstäbe in der Sensortechnologie setzt das transnationale Forschungsprojekt LIANDRI (Advancing time-of-flight technology for high performance light detection and ranging). Im Projekt soll innovative und anwendungsnahe Forschung auf dem Gebiet der photonischen Sensorik in den Bereichen autonomes Fahren und industrielle Produktion zeitnah umgesetzt werden. Mittelfristig sollen Fahrzeuge mit Hilfe der in LIANDRI gewonnenen Erkenntnisse kleine Hindernisse entlang der Straßeninfrastruktur auch aus großer Entfernung erkennen und identifizieren und Roboter in den Fabriken von morgen Fertigungsaufgaben noch präziser und effizienter ausführen können. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt im Rahmen der länderübergreifenden Initiative „Photonics Based Sensing ERA-NET Cofund (PhotonicSensing)“.

Leistungssteigerung mittels photonischer Technologien

Sensortechnologie bereichert unser Leben und spielt heutzutage eine wichtige Rolle in einer Vielzahl von Anwendungen – in Alltagsgeräten zur simplen Temperaturregulierung ebenso wie in anspruchsvollen Industrieumgebungen zur Steuerung komplexer Fertigungsprozesse und zur Qualitätskontrolle bis hin zur Sicherheitsüberwachung kritischer Infrastrukturen. Ziel von LIANDRI ist es, innovative photonische Alternativen für bestehende Lösungen zu entwickeln. Der Fokus liegt dabei auf zwei wichtigen Anwendungsgebieten: autonomes Fahren und industrielle Fertigung.

Photonik ist eine Schlüsseltechnologie, die deutliche Leistungssteigerungen gegenüber herkömmlichen Technologien erlaubt und die Reichweite und Auflösung von Sensorsystemen erheblich verbessert. Bei der so genannten Lidar-Technologie (light detection and ranging) wird ein kurzer Lichtpuls ausgesendet, an einem Zielobjekt reflektiert und anschließend die dafür benötigte Laufzeit gemessen. Kombiniert mit einem elektronischen Mechanismus zur Strahllenkung kann so in kurzer Zeit ein 3D-Bild einer Szene generiert werden. Ein Lidar-System erzielt damit gegenüber traditionellen mechanischen Scan-Ansätzen eine höhere Zuverlässigkeit bei gleichzeitig geringerer Größe.

Lidar-Technologie bringt vielfältige Vorteile

Die lichtbasierte Lidar-Technologie hat im Vergleich zum funkbasierten Radar zahlreiche Vorteile. Im Fall des autonomen Fahrens wird der “digitale Horizont” durch nahtlose Erfassung von Objekten in einer Entfernung von über 200 Metern erweitert. Die dabei erzielbare hohe Auflösung erlaubt die Identifizierung von Objekten entlang der Verkehrsinfrastruktur. Das wird die Leistungsfähigkeit künftiger Fahrerassistenzsysteme deutlich erhöhen und könnte damit dem autonomen Fahren zum breiten Durchbruch verhelfen.

Für die Anwendung in industriellen Fertigungsumgebungen ist die Situation völlig anders gelagert, und dennoch spielt Lidar auch hier eine zentrale Rolle: so ermöglicht die hohe Auflösung photonischer Sensoren die präzise Lokalisierung von Objekten und Werkzeugen im Millimeterbereich und damit einen höheren Automatisierungsgrad und eine höhere Effizienz von Fertigungsanlagen.

Deutsch-österreichische Zusammenarbeit im Projekt

Im dreijährigen multidisziplinären Forschungsprojekt LIANDRI arbeiten vier Partner aus Deutschland und Österreich zusammen, um Innovationen in den Bereichen Photonik, Mikroelektronik und Signalverarbeitung voranzutreiben. Die Forschungspartner AIT Austrian Institute of Technology GmbH und die Universität Siegen arbeiten dabei in enger Kooperation mit den innovativen Industriepartnern ams AG und Soft2Tec, die über langjährige Erfahrung in den Bereichen Sensorik und 3D-Kameratechnologie verfügen.

Weitere Informationen

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