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Die Testbedingungen zum Einsatz der AR-Brille

Wie genau das Positionieren funktioniert und ob das Rüsten länger dauert oder am Ende sogar schneller geht und wie die Akzeptanz der Mitarbeiter sich entwickelt, sollte die Praxis zeigen. Zusammen mit der Abteilung Digital Production und Systems der Krones AG mit Hauptsitz in Neutraubling wurde das im Rahmen einer Studie untersucht. Als Referenz diente die aktuelle Vorgehensweise mithilfe einer Aufspannzeichnung (AZ). Die Mitarbeiter orientieren sich dabei am Lochraster der Tischaufspannfläche und am Rohteil. Die Spannelemente werden mehr oder weniger per Augenmaß positioniert.

Für die Studie standen 16 Probanden zur Verfügung. Darunter zehn erfahrene Mitarbeiter, die täglich Rüstprozesse durchführen, und 6 angehende Zerspanungsmechaniker im zweiten und dritten Ausbildungsjahr, die bisher wenig, bis keine Erfahrung im Rüsten hatten. Keiner der Probanden hatte Erfahrung mit der Microsoft-Hololens-2. Um eine möglichst objektive Aussage treffen zu können, hatte jeder dieselbe Aufspannsituation zu meistern – ein Mal mit AZ und ein Mal mit der Hololens 2. Die Hälfte der Gruppe begann mit der Zeichnung, die andere Hälfte zuerst mit der Hololens. Vor Beginn der Versuchsdurchführung wurde die Hololens 2 auf den jeweiligen Probanden kalibriert und jeder konnte sich mithilfe eines kleinen Demonstrationsrüstbeispiels in die App einarbeiten, um sich an die AR-Brille zu gewöhnen. Zur Beurteilung der erreichbaren Genauigkeit wurde nach jedem Rüstprozess die Aufspannung mit einem 3D-Scanner vermessen. Die ermittelten Messdaten wurden mit dem CAD-Modell der Aufspannung verglichen und relevante Abweichungen dokumentiert. Bild 2 zeigt dies beispielhaft für die Spannpratzen.

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AR-Brille schlägt Aufspannzeichnung deutlich

Über alle Probanden hinweg ist eine deutlich höhere Positionsgenauigkeit bei der Verwendung der Hololens 2 festzustellen, die im Falle der Spannpratzen sowohl im Mittel als auch bei der Standardabweichung um circa 75 Prozent besser war als mit der Aufspannzeichnung. Betrachtet man die maximalen Abweichungen im Versuch von 25,12 Millimetern (per AZ) und 3,67 Millimetern (per Hololens 2), wird der Unterschied noch deutlicher. Ein Mal kam es vor, dass mit der Aufspannzeichnung ein Anschlagstift in der falschen Gewindebohrung montiert wurde. Die Auszubildenden hatten am Ende bezüglich der erreichten Genauigkeit der Aufspannung die Nase leicht vorne. Auch konnten sie die Aufspannung in derselben Zeit rüsten wie die erfahrenen Mitarbeiter. Im Mittel über alle Probanden lag die Zeiteinsparung bei Verwendung der Microsoft-Brille etwas über 10 Prozent – trotz der kurzen Einarbeitungszeit in die AR-App (unter 10 Minuten). Im Dauereinsatz sind aufgrund steigender Routine weitere Zeitvorteile zu erwarten. Und 15 von 16 Probanden haben nach der Studie klar das Rüsten mit der Hololens 2 favorisiert. Bild 4 zeigt beispielhaft eine entsprechende Messauswertung.

Als Folge dieser Voruntersuchung wird die Krones AG die AR-Methode zunächst an einem, später an einem weiteren Standort in die Praxis einführen. Dazu wird aktuell die Datengenerierung und Datenbereitstellung automatisiert. Der NC-Programmierer muss dann nur im CAM-System die zu montierenden Einzelteile der Spannbaugruppe im Ansichtsfenster einblenden und den Datenexport starten. Alle für den Rüstprozess relevanten Daten werden daraufhin auftragsbezogen auf einem Server abgelegt. Sie können dann mithilfe der AR-Brille über eine Rest-API geladen werden. Der zu rüstende Auftrag kann entweder über einen Auswahldialog aufgerufen werden oder durch Lesen eines Bar- oder QR-Codes. Ob die Umstellung auf die AR-Brille kritisch werden kann und wie es mit der Forschung weitergeht, zeigt die folgende Seite.

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