Projekt
Visuelle Ansätze für Künstliche Intelligenz in der Materialbereitstellung – Beitrag zur Integration der AR-Technik in den Fertigungsprozess - visKIMa
Innovationscluster HSMW 2021 AP 1
| Projektleiter: | Prof. Dr.-Ing. Leif Goldhahn |
| Projektteam: | Dipl.-Inf. (FH) Dorit Bock |
| Laufzeit: | 2021 - 2024 |
| Projektträger: | Sächsisches Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur |
Kurzbeschreibung:
Das Gesamtziel des Vorhabens ist die grundhafte Erfassung und Adaption der Potentiale der Augmented Reality (AR) und Künstlichen Intelligenz (KI) in der Materialbereitstellung als Vorlauf weiterer Forschungsarbeiten.
KI und AR können in der Materialbereitstellung sowohl in der Wirtschaft als auch in der Wissenschaft auf vielfältige Weise eingesetzt werden. Dabei sollen zum Beispiel Montageobjekte durch Kamera und KI erkannt, und die für die Montage elementaren Inhalte im AR-Sichtbereich der Brille für den Nutzenden dargestellt werden. Auch gilt es bestehende Techniken, wie z. B. Pick-by-Light für Kommissioniertätigkeiten sowie Materialbereitstellung an Montagearbeitsplätzen, mit Hilfe der AR-Technik als neue Applikation der Technologie zu integrieren. Dies wird hier als Pick-by-Vision bezeichnet.
Vor allem ist der Einsatz dieser Technologien bei kleinen zu montierenden Stückzahlen (1-50), mit wiederholter Montage oder auch für flexibel einzusetzende Mitarbeiter eine Unterstützung. Die Einsatzmöglichkeiten verstärken sich durch den Trend, dass immer kleinere Stückzahlen produziert werden, aber die Variantenvielfalt steigt. Was zu enormen Belastungen für die Montagemitarbeitenden führt. Hier kann u. a. die Reduktion der Fehlerhäufigkeit (z. B. Greifen des falschen Teils/Baugruppe, falscher Verbau) erreicht werden, was das enorme Potenzial von innovativen anwendungsorientierten Lösungen zur Verbindung der AR-Technologie mit KI zeigt. Die Schwerpunkte im Projekt visKIMa sind in der Abbildung 1 visuell dargestellt.
Vorgehensweise im Projekt:
Im Rahmen des Projekts wurden zunächst die Grundlagen der Augmented Reality (AR) Technologien, sowohl in Bezug auf Hard- als auch Software, erarbeitet. Um die Materialbereitstellung optimal zu unterstützen, wurde eine Anforderungsliste erstellt. Zudem erfolgte eine Verzahnung der AR-Technik mit der Materialbereitstellung, um eine nahtlose Integration zu gewährleisten. Dies wurde im Projekt mit zwei Szenarien umgesetzt.
Szenario 1: Anzeige von Montageobjekt und -schritt
Das Szenario 1 beinhaltet eine Unterstützung für den Montagemitarbeiter. Dabei zeigt die AR-Brille (hier: Microsoft HoloLens 2) das jeweilige Montageobjekt transparent an. Durch die transparente Darstellung ist es möglich, dass aktuell zu montierende bzw. demontierende Bauteil im 3D-Modell farblich hervorzuheben und gleichzeitig die reale Umgebung wahrzunehmen. Außerdem erhält der Montagemitarbeiter am rechten Rand des Sichtfeldes der AR-Brille eine Anleitung des jeweiligen durchzuführenden Schrittes (Abbildung 2).
Szenario 2: Visuelle Projektion (Pick by Vision) am Behälter
Dieses Szenario beschäftigt sich mit der Integration von Pick-by-Vision am manuellen Montagearbeitsplatz. Dafür soll der jeweilige reale Behälter mit den für den Montageschritt passenden Bauteilen farblich hervorgehoben werden. Um den richtigen Behälter bzw. die richtigen Bauteile zu erkennen, wurde hierfür u.a. ein Ansatz zur Objekterkennung der Bauteile entwickelt (Abbildung 3). Dieser Ansatz basiert auf die KI-Methode des Maschinellen Lernens (ML), speziell des Deep Learnings mit neuronalen Netzen.
