Algorithmen für Industrieanwendungen

Eine App zur Bauteilerkennung

In der Bildverarbeitung kommt künstliche Intelligenz seit langem zum Einsatz. Neuronale Netze erkennen beispielsweise Objekte des alltäglichen Lebens mit einer höheren Genauigkeit wieder als der Mensch. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK nutzen dies und passen die Algorithmen für Industrieanwendungen an – beispielsweise zur Bauteilerkennung.

(Bild: Fraunhofer IPK)

Unternehmen produzieren zunehmend an verschiedenen Standorten und arbeiten mit mehreren Zulieferfirmen zusammen. Dabei sind nicht alle gelieferten Bauteile mit Barcodes oder Typenschildern ausgestattet, weshalb die entsprechenden Gegenstände im Wareneingang erneut zugeordnet werden müssen. Ein manueller Prozess, bei dem Mitarbeiter in einem Katalog nach ähnlichen Einzelteilen suchen, um diese für die logistische Weiterverarbeitung eindeutig identifizieren zu können. Einer Möglichkeit, diesen Prozess zu beschleunigen, widmet sich das Fraunhofer IPK in Berlin. Dabei bedienen sich die Forscher dem maschinellen Lernen. Sie nutzen sogenannte Convolutional Neural Networks (CNNs) für die Wiedererkennung von Bauteilen aus dem Produktionsumfeld. Dazu gehören etwa Schrauben, Klemmen, Stutzen, Rohre, Schläuche, Kabel, Microcontroller und andere Elektronik.

Wareneingang entlasten

“In der Bildverarbeitung haben sich CNNs durchgesetzt. Um verlässlich etwa 1.000 Objekte des alltäglichen Lebens zu erkennen, sind eine Million Bilder erforderlich, die diese Netze als Trainingsdaten nutzen. Unsere Aufgabe war es, auch mit wenig Daten einen Algorithmus für Industrieanwendungen zu generieren, um in unserem Fall Bauteile ohne Code automatisiert wiederzuerkennen und den Werker am Wareneingang zu entlasten. Ziel ist es, dass der Algorithmus problemlos auch stark ähnliche Objekte voneinander unterscheiden kann, wie etwa Schrauben der gleichen Norm, aber unterschiedlicher Größen, oder Turbolader unterschiedlicher Baureihen”, sagt Jan Lehr, Wissenschaftler am Fraunhofer IPK. “Mithilfe von eigens entwickelten Algorithmen schränken wir den Suchradius auf fünf bis zehn Objekte ein. Der Mitarbeiter muss nicht mehr in der kompletten Palette suchen, die ein Großlager umfasst.” Um dies zu realisieren, entwickelt das Forschungsteam mit dem Logic.Cube ein Erfassungssystem. Die zu erkennenden Objekte mit einer maximalen Kantenlänge von 40cm werden in die würfelförmige Vorrichtung mit integrierter Waage gelegt und dort mit bis zu neun Kameras aufgenommen. Ein Bildverarbeitungsalgorithmus vermisst Höhe, Breite und Länge der Gegenstände, um die Größe des erforderlichen Kartons oder des Regallagerplatzes berechnen zu können. Zeitgleich wird das fotografierte Bilderset zusammen mit der Materialnummer in einer Datenbank gespeichert. Die gesammelten Daten werden dann genutzt, um den KI-Algorithmus zu trainieren, sodass er in der Lage ist, die unterschiedlichsten Bauteile wiederzuerkennen.

Auch als App

Das Forscherteam hat die Funktionen des Erfassungssystems zudem in eine browserbasierte, betriebssystemunabhängige App übertragen, die auf Smartphones, Tablets, Laptops und Desktop-Rechnern läuft. Dabei musste der Trainingsdatensatz mit Smartphone-Daten angereichert und neu trainiert werden. “Wir haben die Algorithmen mit hundert Bauteilen getestet, die in unterschiedlichsten Szenen fotografiert wurden. Pro Bauteil wurden 50 Bilder aufgenommen. Die App zeigt dem Anwender innerhalb von wenigen Sekunden fünf und weniger infrage kommende Bauteile an, unabhängig vom Licht, vom Hintergrund und von der Szenerie. Die Erkennung ist so robust, dass sie die manuelle Suche ersetzen kann”, sagt der Ingenieur. Im Logic.Cube wurden Erkennungsraten von 98 Prozent erzielt, der Suchradius wurde von 4.500 Bildern auf fünf eingeschränkt. Eine ebensolche Erfolgsquote soll künftig mit der App erzielt werden.

Das könnte Sie auch interessieren

Topstory

Generative KI in der Fertigung: Der Mehrwert ist oft noch unklar

3 Prozent der großen Industrieunternehmen setzen GenAI bereits großflächig ein, und rund ein Viertel hat erste Pilotprojekte gestartet. Laut einer Untersuchung der Unternehmensberatung McKinsey kann die Mehrheit der Unternehmen den Mehrwert der Technologie für den Unternehmenserfolg bislang aber noch nicht beziffern.‣ weiterlesen

Technik

Die Zukunft der Fertigung basiert auf Open Source

Die Industrie arbeitet daran, die Barrieren zwischen IT und OT abzubauen. So können Unternehmen ihre Produktion effizienter und innovativer gestalten und im immer härter werdenden globalen Wettbewerb bestehen. Francis Chow von Red Hat erklärt, welche Rolle Open-Source-Technologien dabei spielen.‣ weiterlesen

Technik

Wie steht es um die OT-Sicherheit?

Ein Bericht von ABI Research und Palo Alto Networks über den Stand der OT-Sicherheit zeigt, dass im vergangenen Jahr eines von vier Industrieunternehmen seinen Betrieb aufgrund eines Cyberangriffs vorübergehend stilllegen musste. Die Komplexität beim Einsatz von OT-Sicherheitslösungen stellt für die Befragten das größte Hindernis dar.‣ weiterlesen

Topstory

Deutsche Hersteller bereiten Smart Manufacturing vor

Für dauerhafte Wettbewerbsfähigkeit müssen deutsche Hersteller angesichts weiterhin drohender Rezession und hoher Energiekosten die nächste Stufe der Digitalisierung erreichen. Die Mehrheit der Unternehmen bereitet sich in diesem Zug auf Smart Manufacturing vor, wie eine von Statista durchgeführte und Avanade beauftragte Studie zeigt.‣ weiterlesen

Technik

Hannover Messe 2024: Die Industrie auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit

Vom 22. bis zum 26. April wird Hannover zum Schaufenster für die Industrie. Neben künstlicher Intelligenz sollen insbesondere Produkte und Services für eine nachhaltigere Industrie im Fokus stehen.‣ weiterlesen

Technik

Deutsche Industrie sieht Data Act als Chance

Eine Umfrage von Hewlett Packard Enterprise (HPE) unter 400 Führungskräften in Industrie-Unternehmen in Deutschland zeigt, dass zwei Drittel der Befragten den Data Act als Chance wahrnehmen. Der Data Act stieß unter anderem bei Branchenverbänden auf Kritik.‣ weiterlesen

Topstory

Carbon Management: Wegbereiter für eine klimaneutrale Zukunft

Carbon Management-Technologien stehen im Fokus, um CO2-Emissionen zu reduzieren und zu managen. Die Rolle des Maschinenbaus und mögliche Entwicklungspfade betrachtet eine neue Studie des VDMA Competence Center Future Business.‣ weiterlesen

Technik

Unternehmen sehen Cyber-Angriffe als größte Bedrohung der digitalen Transformation

Deutsche Unternehmen nehmen eine zunehmende Bedrohung durch Cyber-Angriffe wahr. Das zeigt eine aktuelle Umfrage vom Markt- und Meinungsforschungsinstitut YouGov im Auftrag von 1&1 Versatel, an der mehr als 1.000 Unternehmensentscheider teilnahmen.‣ weiterlesen

Technik

Ein Helm schützt vor Schwingungen

Fraunhofer-Forschende haben für Fahrer und Fahrerinnen von Baumaschinen einen Helm mit integriertem Beschleunigungssensor entwickelt. Die Helm-Sensorik misst die Vibrationen der Baumaschinen. Die Sensorsignale werden analysiert, eine Software zeigt die Belastung für den Menschen an.‣ weiterlesen

Technik

Was ist Do-it-yourself-Automatisierung?

Mit der Do-it-yourself-Automatisierung sollen Unternehmen ihre Automatisierungskonzepte selbst gestalten können. Die Komponenten dafür werden über eine Plattform bereitgestellt. Etienne Lacroix, CEO der DIY-Plattform Vention erklärt das Konzept.‣ weiterlesen

Technik

Achema 2024 mit Angeboten für Nachwuchskräfte

Rund 2.700 Aussteller aus mehr als 50 Ländern werden vom 10. bis 14. Juni zur Achema in Frankfurt erwartet. Mit mehr als 1.000 Rednern setzt das begleitende Kongress- und Bühnenprogramm darüber hinaus Impulse für eine erfolgreiche Transformation der Prozessindustrie. An allen fünf Messetagen sollen zudem Angebote für den Nachwuchs zur Zukunftssicherung der Branche beitragen.‣ weiterlesen