20.04.2021

Mit der schnellen Umwandlung optisch erfasster Daten in nutzbare Informationen liefert die Photonik eine wichtige Schnittstelle für die Digitalisierung der analogen Welt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) leistet damit einen Beitrag zur Umsetzung der Hightech-Strategie der Bundesregierung durch den Ausbau der technologischen Basis und die Sicherung der technologischen Souveränität Deutschlands. Das BMBF beabsichtigt daher das Themenfeld „Photonik für die digital vernetzte Welt – schnelle optische Kontrolle dynamischer Vorgänge“ zu fördern. Mit der Fördermaßnahme verfolgt das BMBF das Ziel, den Transfer innovativer Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Schlüsseltechnologie Photonik zu unterstützen und damit wichtige Beiträge für Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit sowie für die Bewältigung gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Gesundheit, Digitalisierung und Nachhaltigkeit zu leisten.

Die Förderung erfolgt auf Grundlage des Programms "Photonik Forschung Deutschland"

Hintergrund

Lastkraftwagen oder Schilderbrücke, ein Mensch oder sein Schatten – die Mustererkennung im Straßenverkehr ist nur ein illustrierendes Beispiel des Alltags, in dem ein optimiertes Zusammenwirken von optischer Sensorik und einer echtzeitfähigen Datenverarbeitung mit geringer Latenz den Schlüssel für eine automatisierte und zuverlässige Erfassung und Interpretation von Vorgängen und Umgebungen darstellen würde. Insbesondere bei komplexen und/oder dynamischen Situationen besteht Forschungsbedarf.

Die optische Sensorik ist in der Lage, solche Situationen und Vorgänge hochdynamisch zu erfassen. Zumeist werden dabei bildgebende Verfahren genutzt, die in der Lage sind, immer detailliertere Informationen zu erfassen. Dies geht einher mit großen Datenmengen, die eine aufwendige Auswertung (leistungsfähige Hardware, lange Rechenzeiten) erfordern, um nutzbare Informationen oder Handlungsanweisungen zu erlangen. Bei vielen Anwendungen ist die schnelle Bereitstellung und Klassifizierung der notwendigen Informationen eine kritische Herausforderung, um beispielsweise die Echtzeitfähigkeit im Sinne des zuverlässigen Vorliegens eines Ergebnisses innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne sicherzustellen. Um dies zu erreichen, muss ein besonderer Fokus auf die Reduktion von Latenzen bei der Datenauswertung gelegt werden. Die gleichzeitige Reduktion der Hardware-Anforderungen erweitert den ­Einsatzbereich solcher Systeme und ermöglicht letztlich die Realisierung eines Internet of Things, das sehen und verstehen kann.

Im Kontext des Industrial Internet of Things gehören zu den wichtigen Treibern immer strengere Qualitätsvorgaben in Verbindung mit kleiner werdenden Losgrößen. Zunehmend werden Stichproben durch eine 100 %-Prüfung ersetzt. Produktionsschritte werden lückenlos dokumentiert und sind rückverfolgbar, insbesondere bei sicherheitskritischen Produkten. Reale Produkte erhalten digitale Zwillinge, die sie während ihres gesamten Lebenszyklus begleiten. Neue Geschäftsmodelle produzierender Unternehmen basieren neben der Technologieführung künftig immer häufiger auch auf der Verknüpfung von Maschinen und Services zu sogenannten Smart Products, woraus eine zunehmende Bedeutung einer Remote-Kontrolle von Fertigungsprozessen oder gar vollständig autonom agierender Produktionssysteme resultiert. Machine Vision im Sinne von Sehen und Verstehen ist dabei eine Schlüsselkomponente. Bildverarbeitungssysteme wandeln sich dabei vom Inspektor zum Optimierer. Sie ermöglichen die frühzeitige Erkennung von Trends in Produktionsprozessen, so dass rechtzeitig gegengesteuert werden kann.

Förderziel

Basierend auf dem zuvor skizzierten Handlungsbedarf verfolgt die vorliegende Förderrichtlinie das Ziel, innovative photonische Systemlösungen für die Steuerung dynamischer Vorgänge zu realisieren und so Anwender und Anbieter in ihrer Wettbewerbsfähigkeit zu stärken, so dass diese ihre Position auf dem nationalen und internationalen Markt festigen und weiter auszubauen können.

Unmittelbar diesem Ziel zugeordnet ist das Bestreben, nachhaltige Forschungskooperationen zwischen Wissenschaft und Wirtschaft entlang der unterschiedlichen Fragestellungen aus dem Bereich der photonischen Kontrolle dynamischer Vorgänge zu initiieren und auszubauen, um so einen wirksamen Transfer von Forschungsergebnissen in innovative Dienstleistungen und Produkte zu erreichen.