Bild- und Signalverarbeitung

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Die Abteilung »Bild- und Signalverarbeitung« entwickelt und realisiert innovative System- und Applikationslösungen für die Informationsverarbeitung im Zusammenspiel mit technischen Prozessen. Im Fokus der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten stehen intelligente Mess- und Prüfsysteme – etwa für die Null-Fehler-Produktion – sowie hoch effektive Automatisierungs- und Prozessoptimierungslösungen. Die Kernkompetenzen der Abteilung konzentrieren sich hierbei auf die intelligente, automatisierte Interpretation von Bild- und Sensorinformationen, um komplexe Aufgabenstellungen zu lösen. Das Anwendungsspektrum umfasst:

  • 2D-Mess- und Prüfsysteme beispielsweise mittels industrieller Bildverarbeitung, Thermographie oder Ultraschall
  • effiziente 3D-Mess- und Prüftechnik mit industrieller Computertomographie und optischer 3D-Sensorik beispielsweise mittels Laserliniensensoren, 3D-Smartkameras oder Time-Of-Flight-Kameras
  • automatisierte 3D-Objekterkennung und Szenenanalyse für die Automatisierungstechnik (Griff-in-die-Kiste, Griff-vom-Band) und für die Montage
  • Condition Monitoring zur Qualitätsprognose sowie Bewegungsanalysen zur Prozessverbesserung und Bildsimulationen

Unsere Arbeitsgebiete

 

2D-Bildverarbeitung

Eine Null-Fehler-Produktion ist häufig nur durch eine 100%-Prüfung aller hergestellten Produkte möglich. Hier sind berührungslos arbeitende Bildverarbeitungssysteme ideal geeignet, die hochvolumig auftretenden Prüfaufgaben effizient zu erledigen.

 

3D-Bildverarbeitung

Der Einsatz von 3D-Sensorik in der Produktion schreitet dank der Möglichkeit einer zunehmend schnelleren und dichteren Datenerfassung rasant voran. Unsere leistungsstarken und intelligenten 3D-Bildverarbeitungsmethoden führen zu innovativen und hochgenaue Lösungen in der industriellen Mess- und Prüftechnik, der Objekterkennung oder der Szenenanalyse.

 

Zerstörungsfreie Prüfung

Der Einsatz der Computertomographie (CT) in der Qualitätsprüfung ermöglicht die vollständige und zerstörungsfreie 3D-Aufnahme eines Bauteils mit allen innenliegenden geometrischen Merkmalen und Strukturen. Damit erfolgen Materialprüfung und Messen simultan in einem Datensatz. Ergänzt durch eine intelligente Bildverarbeitung und thermographische Messtechnik bieten wir umfassende und hoch spezialisierte Prüflösungen.

 

Condition Monitoring und Qualitätsprognose

Condition Monitoring und Qualitätsprognose zielen auf ein frühzeitiges Erkennen von Mängeln und fehlerhaften Zuständen in der Produktion ab. Durch eine kontinuierliche Analyse von Sensordaten und Prozessinformationen wird die Produktion im optimalen Betriebspunkt gehalten und eine nachlassende Produktqualität vermieden. Unsere innovativen Methoden sind universell in den unterschiedlichsten Branchen einsetzbar.

 

Bewegungsanalyse zur Prozessoptimierung

Die Bewegungsanalyse des Werkers bzw. Szenenanalyse, ermöglicht, Prozesse menschzentriert zu verbessern und nicht wertschöpfende Tätigkeiten zu automatisieren. Zudem können mittels Eye-Tracking die Bedürfnisse des Werkers in datengetriebenen User Needs Assessments erfasst werden. Typische Anwendungsgebiete sind u.a. die Montageassistenz, das Einlernen neuer Mitarbeiter sowie die automatisierte Dokumentation und berührungslose Steuerung.

 

Bildsimulation und virtuelle Messplanung

Die Erzeugung von Bilddaten für KI-basierte Analysen verursacht hohe Aufwände und Kosten. Künstlich generierte aber zugleich sensorrealistische Bilder erlauben es, diesen Aufwand stark zu reduzieren und die Anwendungsentwicklung erheblich zu beschleunigen. Mittels simulierter Daten legen wir zudem das industrielle Mess- und Prüfsystem optimal für den Anwendungszweck aus.

 

Automatische optische Inspektion (AOI) mit maschinellem Lernen

Maschinelles Lernen erweitert die automatische optische Inspektion (AOI), um die Pseudofehlerrate und manuelle Nachkontrollen zu reduzieren.

 

AVaiL – Automotive Verfahren und autonome Prozesse für metallische Luftfahrtbauteile

Das menschzentrierte Assistenzsystem unterstützt Mitarbeitende beim Einlernen und verkürzt die Einlernzeit.

 

Lab Flexible Blechfertigung mit TRUMPF

In langjähriger Kooperation forschen TRUMPF und das Fraunhofer IPA gemeinsam daran, wie Künstliche Intelligenz in der Blechbearbeitung bei der Entwicklung digitaler Geschäftsmodelle unterstützen kann. Hierzu gehören Themen der Intralogistik, Werkerassistenz aber auch Produktionssteuerung und Datenqualität. 

 

QU4LITY – Autonome Qualität und Null-Fehler-Produktion

Im Projekt QU4LITY wurden adaptierbare Module für eine Anomalieerkennung in Prozessketten entwickelt, die auf einer gemeinsamen Bewertung von Daten aus unterschiedlichen Prozessschritten beruhen. Die Module dienen als Basis für eine Null-Fehler-Produktion in komplexen Prozessketten. 

 

EU-Projekt QualiFibre

Im Rahmen des vom Fraunhofer IPA koordinierten EU-Projekts QualiFibre wurde eine Software-Plattform für die gemeinsame Auswertung, Darstellung und Fusion der Daten der zerstörungsfreien Prüfmethoden Computertomographie, Ultraschall und Thermographie entwickelt.

 

CFK-Löscher: Leichtere Feuerlöscher für die Luftfahrt

Im Rahmen eines BMBF-Projekts wurde ein leichter und zulassungsfähiger Kabinenfeuerlöscher aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) für die Luftfahrt entwickelt. Die Gewichtsreduzierung dient dabei der Energieeffizienz und somit auch der CO2-Reduzierung im Luftfahrtbereich. Für die Entwicklung wurde die Computertomographie und die Thermographie als Prüftechnik eingesetzt.

 

SynErgie

Im Projekt SynErgie werden KI-gestützte Services entwickelt, die eine Anpassung von Produktionsprozessen an ein volatiles Energieangebot ermöglichen. Die Services prüfen automatisiert, ob eine Optimierung der Produktion auf Planungs- und Maschinenebene möglich ist, um Angebote aus dem Energiemarkt nutzen zu können. Dazu kommen verschiedene Optimierungs- und ML-Verfahren zum Einsatz. 

 

DeMoBat

Ziel des Verbundforschungsprojekts ist es zu demonstrieren, dass die industrielle und automatisierte Demontage von Batteriemodulen und E-Antriebsaggregaten unter Berücksichtigung wirtschaftlicher und regulatorischer Rahmenbedingungen machbar ist. Dabei stellt die zuverlässige Objekt- und Objektlageerkennung auf Basis optischer Sensorik und intelligenter Erkennungsverfahren einen wichtigen Baustein dar, damit Batteriemodule erfolgreich automatisiert demontiert werden können.

 

Access Checker

Ein neuartiges Messverfahren hilft, Corona-infizierte Personen aus sicherem Abstand aufzuspüren. Es registriert Fieber, erhöhten Puls und schnellen Atem, ohne die Mitarbeitenden zu gefährden, die die Messung durchführen. 

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Beitrag und Überblick über KI, ihren Mehrwert, Nutzen und Potenzial für die Produktionsbranche.

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