Forschungsprojekt Fabrikoptimierung per Drohne

Redakteur: Beate Christmann

Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) arbeitet an der Entwicklung einer Drohne, die Fabriklayouts automatisch erfassen kann. Durch die Ausmessung von Maschinen, Lagerflächen und Wege soll sie künftig in der Lage sein, innerhalb weniger Stunden ein 3D-Modell einer Fabrik zu erzeugen und damit die Optimierung von Fertigungen vereinfachen.

Firmen zum Thema

Kameradrohnen können ihre Position im Freien per GPS problemlos bestimmen – in geschlossenen Räumen funktioniert dies jedoch nicht. Das Institut für Integrierte Produktion Hannover arbeitet deswegen an der Entwicklung einer neuen Technologie zur Positionsbestimmung.
Kameradrohnen können ihre Position im Freien per GPS problemlos bestimmen – in geschlossenen Räumen funktioniert dies jedoch nicht. Das Institut für Integrierte Produktion Hannover arbeitet deswegen an der Entwicklung einer neuen Technologie zur Positionsbestimmung.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Hier eine neue Anlage, da eine neue Fertigungsstraße, dort eine neue Lagerhalle – Fabriken wachsen häufig über die Firmengeschichte hinweg. Dieses zerstückelte Wachstum erfordert mit der Zeit eine Optimierung der Prozesse. Doch scheuen viele Unternehmen bereits den zeitlichen Aufwand der händischen Vermessung der Produktion. Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) arbeitet an der Vereinfachung und vor allem der Beschleunigung der Layouterfassung einer Fabrik: Eine Drohne soll nach ihrer Vorstellung künftig automatisiert Maschinen, Lagerflächen und Wege ausmessen und einen detaillierten Grundriss erstellen.

Der Flugroboter soll das Fabriklayout im Flug erfassen: 3D-Kameras oder Laserscanner an Bord vermessen die komplette Fabrikhalle. Aus den Daten soll schließlich ein dreidimensionales Modell enstehen, das sich direkt bearbeiten lässt, beispielsweise mit einem CAD-Programm. Statt in wochen- oder monatelanger Handarbeit ließe sich die Modellfabrik automatisiert binnen weniger Stunden erzeugen.

Herausforderungen: Standortbestimmung und Bildinterpretation

Zunächst müssen die Forscher jedoch zwei große Herausforderungen meistern: Kameradrohnen können ihren Standort zuverlässig per GPS bestimmen, allerdings nur unter freiem Himmel. Für den Einsatz in geschlossenen Räumen müssen die Forscher eine völlig neue Technologie entwickeln. Zur Orientierung könnte beispielsweise ein Funksender dienen, der mit der Drohne über WLAN verbunden ist. Bleibt dieser an einem festen Punkt in der Fabrik stehen, lässt sich die Position der Drohne aus dem Abstand und dem Winkel zum Sender berechnen. Denkbar wäre auch, die Bewegung der Drohne über Beschleunigungssensoren nachzuvollziehen und so zu berechnen, wie weit sie in welche Richtung geflogen ist. Eine dritte Möglichkeit wäre die Ortung über einen sogenannten Slam-Algorithmus. Slam steht für Simultaneous Localization and Mapping: Die Drohne filmt die Fabrikhalle, erstellt aus den Bildern eine Karte und erkennt auf dieser Karte ihre eigene Position. Mobile Roboter sind dazu schon in der Lage.

Zudem arbeiten die Forscher am IPH an der Programmierung eine Software zur Datenverarbeitung. Bisher gibt es lediglich Algorithmen, die aus mehreren Einzelaufnahmen ein dreidimensionales Bild zusammensetzen – interpretieren können sie dieses Bild jedoch noch nicht. Das IPH will nun einen Algorithmus entwickeln, der aus Erfahrung lernt: „Bei den ersten Fabriklayouts, die die Drohne erfasst, wird noch ein Experte Maschinen und Lager markieren“, erklärt Dominik Melcher, der am IPH das Forschungsprojekt Instant Factory Maps leitet. Der Wissenschaftler fährt fort: „Der Algorithmus erkennt darin Muster und ist bald in der Lage, die Daten automatisch zu interpretieren.“

Vorteile für KMU

Vor allem kleine und mittlere Unternehmen (KMU), die ihre Produktion effizienter gestalten wollen, aber wenig Zeit und Geld investieren können, sollen nach Auffassung der Wissenschaftler profitieren. Doch das IPH will die neue Technologie auch selbst nutzen: Seit fast 30 Jahren planen und optimieren die Ingenieure Fabriken. Mit der automatisierten Layouterfassung könnten sie diese Dienstleistung künftig günstiger anbieten und ihren Kunden in deutlich kürzerer Zeit Ergebnisse liefern.

Industriepartner gesucht

Um den Algorithmus anzulernen, ist das IPH auf der Suche nach produzierenden Unternehmen, die die Layouterfassung per Drohne ausprobieren wollen und bereit sind, die Ergebnisse zu prüfen und zu korrigieren. Auch Unternehmen, die Drohnen herstellen, mit Drohnen arbeiten oder sich mit Bildverarbeitung beschäftigen, können sich am Forschungsprojekt beteiligen. Das erste Projekttreffen findet am 27. Juni 2017 in Hannover statt. Interessierte Unternehmen können sich bei Projektleiter Dominik Melcher melden unter Tel. (05 11) 27 97 62 23 oder per E-Mail an melcher@iph-hannover.de.

(ID:44709935)