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Augmented Reality bei Weidmüller

Datenbrillen unterstützen Techniker im Anlagenfeld

| Autor / Redakteur: Michaela Nejman / Reinhold Schäfer

Augmented Reality bei Weidmüller: Patrick-Benjamin Bök und sein Team der „Global Factory Digitaliziation & Intelligence“ erhoffen sich Zeit-und Flexibilitätsgewinne durch AR-Anwendungen mit der Datenbrille.
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Augmented Reality bei Weidmüller: Patrick-Benjamin Bök und sein Team der „Global Factory Digitaliziation & Intelligence“ erhoffen sich Zeit-und Flexibilitätsgewinne durch AR-Anwendungen mit der Datenbrille. (Bild: Picture Alliance)

Menschen mit Datenbrillen sind in den Hitec-Schmieden des Silicon Valley keine Überraschung. In der Fertigung eines Detmolder Steckverbinderherstellers würde man sie weniger erwarten, doch sie sind dort schon anzutreffen. Das technische und wirtschaftliche Potenzial ist sehr groß – davon ist man überzeugt.

Montageanleitungen sind unentbehrlich, aber unpraktisch. Schon beim einfachen Zusammenbauen eines Möbelstücks fehlt oft die dritte Hand zum Jonglieren mit Bauteil, Werkzeug und Anleitung. Dazu kommt das räumliche Umdenken, wenn sich Zeichnung und reale Welt aus unterschiedlichen Perspektiven präsentieren.

In der industriellen Fertigung potenzieren sich die Herausforderungen. Selbst Spezialisten können hochautomatisierte Maschinen nur mithilfe eines Handbuchs warten oder umrüsten – wobei sich unter der Bezeichnung „Handbuch“ in der Regel mehrere Ordner verbergen. Dazu kommt der Zeitdruck beim Maschinenstillstand. Schon in den 90er-Jahren gab es deshalb erste Versuche, Bediener mit Datenbrillen auszurüsten. Die Technik war jedoch sehr unhandlich und teuer. Das hat sich geändert.

Unterschied von Virtual, Assisted und Augmented Reality

Um das Potenzial für die Industrie zu verstehen, muss man die verschiedenen Datenbrillentypen unterscheiden: VR-Brillen (Virtual Reality) schirmen den Anwender komplett ab. Über zwei Monitore wird eine dreidimensionale, realistische oder phantastische Umgebung simuliert. Eine Sensorik erfasst hierfür Aktionen und Position des Nutzers, sodass er sich in der simulierten Umgebung bewegen kann.

Etwas näher an der echten Welt ist die Assisted Reality (AR). Prominentes Beispiel sind die Google Glasses. Dort kann man Inhalte wie bei einem Head-up-Display sehen. Die Brille funktioniert letztlich wie ein Tablet, bei dem der Nutzer Informationen aktiv abrufen muss.

AR-Brille soll visuelle, auditive und taktile Reize geben

Mixed Reality

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06.09.17 - Die Hololens projiziert 3D-Inhalte in die reale Umgebung ihres Nutzers. An der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS) arbeitet ein Team daran, die visuellen Inhalte der Datenbrille um taktile und auditive Informationen zu ergänzen. lesen

Augmented Reality (AR), kann man sich als Weiterentwicklung der Assisted Reality vorstellen. Das Prinzip lässt sich mit der Smartphone-App Pokémon Go – einer vergleichsweise simplen AR-Anwendung – erklären. Über die Positionsdaten des Geräts und dem Bild der eingebauten Kamera erzeugt die App auf dem Display ein Abbild der Umgebung, in das die Spielfiguren eingeblendet werden. Die reale Welt wird hierfür von der Technik eigenständig erfasst und deren Abbild um virtuelle Anteile „vermehrt“. Dieses Verfahren nutzt Weidmüller für seine Zwecke. Am Stammsitz in Detmold ist das Team „Global Factory Digitalization & Intelligence“ für die Integration digitaler und intelligenter Systeme in die Produktion zuständig. In diesem Think Tank entstand die Idee, Servicetechniker für Kunststoffspritzgussmaschinen mit Hololens-Datenbrillen von Microsoft auszurüsten.

Augmented Reality an der Spritzgussmaschine

Reihenklemmen gehören bei Weidmüller zu den meistverkauften Produkten. Die Klemmträger entstehen in großer Anzahl in Kunststoff-Spritzgussmaschinen. Hierfür ist höchste Anlagenverfügbarkeit unumgänglich. Geplante Stillstände für Umrüst- und Wartungsarbeiten, vor allem aber ungeplante Unterbrechungen sind kostspielig. Kann man die Prozesse durch intelligente Systeme erleichtern, spart dies bares Geld und verbessert zugleich die Arbeitsbedingungen. Die Datenbrille soll dabei weit mehr sein als ein eingescanntes Handbuch. Zukünftig soll der Servicetechniker bei der Einrichtung alle Informationen zur Maschine angezeigt bekommen, gleichzeitig den Auftrag, der darauf laufen soll. Nähert er sich der Spritzgussmaschine, legt sich ein 3D-Modell in leuch­tenden Umrissen über die reale Anlage. Die Ansicht folgt seinen Bewegungen – selbst wenn er sich über eine Komponente beugt und Details betrachtet. Der Clou ist jedoch, dass er wie mit einer Röntgenbrille in die Maschine blicken kann. Was er dort sieht, kann er seinen Aufgaben anpassen. Überflüssiges bleibt verborgen, Relevantes wird hervorgehoben. So kann er die Schläuche für das Kühlsystem nacheinander farbig aufblinken lassen – genauso die zugehörigen Anschlüsse. Damit ist klar, was an welcher Stelle und in welcher Reihenfolge zu montieren ist. Idealerweise wird die Datenbrille auch die Werkzeuge neben der Maschine erkennen und durch Blinken das Passende hervorheben.

Informationen für alle: AR-Daten im Firmennetz

Die nötigen Daten erhält die Brille per WLAN. Alle digitalen Informationen und Modelle sind auf den Firmenrechnern hinterlegt. Die Datenbrille lässt sich so problemlos in die Weidmüller-Netzwerkinfrastruktur einbinden wie ein Windows-Rechner. Das hat erhebliche Konsequenzen, denn so sind die Informationen leicht zu aktualisieren und an jedem angeschlossenen Ausgabegerät abrufbar. Damit bietet diese Technik einen Lösungsansatz für eine der großen Herausforderungen für das Unternehmen: das Firmen-Know-how zu bündeln, zu pflegen und an jedem Standort verfügbar zu machen. Ein Beispiel ist die richtige Einstellung der Fertigungsparameter. Generationen von Werkern haben das nötige Know-how zusammengetragen: Die Temperatur oder Restfeuchtigkeit im Granulat, all das kann den Spritzgießprozess beeinflussen. Bei richtiger Einrichtung spart man viel Zeit und Material. Früher genügte es, diese Kompetenz am Stammsitz zu halten. Inzwischen fertigt Weidmüller an Standorten in aller Welt. Um die Mitarbeiter dort zu Spezialisten auszubilden, müssen erfahrene Kollegen mehrtägige Dienstreisen auf sich nehmen. In Zukunft könnten diese zumindest zum Teil durch ein gemeinsames Datenbrillen-Training ersetzt werden. Mit der Brille, die der Kollege an den weltweiten Standorten trägt, kann ihn der deutsche Experte unterstützen, denn er sieht – im Wortsinn – das Geschehen durch die Brille des Kollegen. Er kann gezielt Hinweise geben, Objekte markieren und Informationen einblenden. So kann er Probleme viel schneller lösen. Der Prozess kann sogar aufgezeichnet werden. So lässt er sich zur Verbesserung auswerten oder für die nächste Reparatur dokumentieren. Dieser Remote Support internationaler Standorte per Datenbrille ist das aktuelle Projekt des Teams „Global Factory Digitalization & Intelligence“.

Das nächste Ziel ist die interaktive Datensammlung

Ein weiterer Schritt könnte eine interaktive Datensammlung sein, in die Mitarbeiter ihre Erfahrungen und Hinweise einspeisen. Jemand, der mehrfach auf den gleichen Fehler an einer bestimmten Maschine trifft, hinterlegt am 3D-Modell die Informationen, wie er den Fehler gelöst hat. Das hilft dann auch allen anderen, die ihn vertreten. Mitarbeiter könnten Reparaturen filmen und das Video für die Kollegen in aller Welt hinterlegen, die zum ersten Mal vor demselben Problem stehen. Denkbar wären auch Video-Tutorials. Maschinenneulinge können sie sich über die Brille irgendwo im Raum einblenden, während sie den Videoanleitungen mit beiden Händen folgen. Die Konzepte hierfür sind jedoch noch in den Kinderschuhen. Aktuell kann man die Darstellung von Informationen programmieren, die an „Information Points“ im 3D-Modell der Maschine hinterlegt werden und dann als Video, Text, Skizze oder in anderen Formaten abrufbar sein werden. Im nächsten Schritt bekommen die Maschinen QR-Codes, über die die Brille das zugehörige 3D-Modell aufrufen kann. Anschließend misst sie den Abstand zum Objekt und kann mit dieser Information das 3D-Modell in der richtigen Dimension und mit allen Rüstinformationen über die Maschine legen.

Derzeit baut Weidmüller die Datenbanken auf, aus denen sich derartige Systeme speisen lassen. Lohn der Mühe wird eine optimale Auswertung der Datenfülle sein, mit der sich die hohe Qualität der Fertigungsprozesse noch weiter steigern lässt. Gleichzeitig profitieren die Mitarbeiter, die sich die nötigen Informationen für ihre Arbeit nicht mehr mühsam aus Druckwerken oder riesigen PDF-Sammlungen zusammensuchen müssen. Sie haben mit den Datenbrillen immer genau die Informationen aus der firmeneigenen Datenbank im Wortsinn vor Augen, die sie gerade benötigen.

* Michaela Nejman M. A. ist Mitarbeiterin bei der Weidmüller Interface GmbH & Co. KG in 32758 Detmold

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