Visuelle Assistenzsysteme in der Montage verhindern Ausfälle

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Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Erst nach dem Testlauf, der zum Schutz der CNC-Maschine mit deutlich reduzierter Vorschubgeschwindigkeit stattfand, konnte der Mitarbeiter sicher sein, die 20 bis 60 Einzelkomponenten an der richtigen Stelle und im vorgegebenen Abstand auf den Lochrasterplatten befestigt zu haben. Ein zeitintensiver Prozess, der je nach Auftrag und Maschine zwischen fünf und zehn Minuten dauerte und die Produktionszeiten deutlich verlängerte.

Um dieses Problem zu lösen, trat Kolbus an das Fraunhofer IFF in Magdeburg heran. Gemeinsam entwickelte man eine Lösung, die bereits während der komplexen Montage des Spannsystems Hilfestellung und Qualitätskontrolle liefert: Ein visuelles Assistenzsystem.

Ingenieure setzen auf ein Augmented-Reality-System

Dafür setzten die Ingenieure auf ein Augmented-Reality-System. Bei der visuellen Unterstützung durch Augmented Reality wird die reale Montagesituation jeweils mit digitalen Bauplänen abgeglichen. Beide Informationen werden virtuell überlagert und das sich daraus ergebende Gesamtbild auf einem Bildschirm dargestellt. So kann man den Werker während des Arbeitsprozesses unterstützen und hilft bei der Vermeidung von Fehlern.

Für das zu montierende Bauteil oder die Baugruppe werden visuelle Informationen bereitgestellt und somit klare Handlungsanweisungen gegeben. Diese ermöglichen auch bei ständig wechselnden Montagevarianten und -typen eine hohe Sicherheit des Prozesses, weil der Werker genau erfährt, wohin welches Bauteil wie montiert werden muss.

Als Eingangsinformation stehen dem Assistenzsystem zwei Datengruppen zur Verfügung: die Daten einer hochauflösenden Videokamera, die den Arbeitsplatz beobachtet (Bild 2), und die Konstruktionsdaten der zu montierenden Baugruppe, die inklusive aller Einzelbauteile in Form von 3D-CAD-Modellen dargestellt werden.

Bei stationären Aufbauten wird mit Hilfe eines externen Referenzsystems zunächst einmalig die räumliche Position und Orientierung (Perspektive) der Kamera in Bezug auf das Montagefeld ermittelt. Anschließend wird die Sichtperspektive identisch zur Kameraperspektive auf das 3D-CAD-Modell ausgerichtet. Das somit generierte virtuelle Bild der realen Kamerasicht ermöglicht die Überblendung der CAD-Modelle der zu montierenden Bauteile in korrekter Lage und Orientierung mit dem Kamerabild der realen Montageszene (Bild 3). Zu diesem Kamerabild wird der aktuelle Arbeitsschritt virtuell hinzugefügt (Bild 4).

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