Mobile Projektionen Augmented Reality Industrie 4.0  inIT IOSB-INA

Ein 3D-Modell mit der Montageanleitung wird auf den Handarbeitsplatz projiziert und leitet den Mitarbeiter Schritt-für-Schritt durch die Montage. Bild: Centrum Industrial IT

Nicht nur industrielle Produktionsanlagen, auch die Mitarbeiter müssen in der Fabrik der Zukunft flexibel und anpassungsfähig sein. Eine unterstützende Schlüsseltechnologie dafür ist Augmented Reality, die computergestützte Erweiterung der Realität. Doch Cyberbrillen sind quasi ‚von gestern’ – mobile Projektionen versprechen nun deutlich mehr Fortschritt: Forscher am Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) der Hochschule OWL und am Fraunhofer-Anwendungszentrum Industrial Automation (IOSB-INA) entwickelten dafür gemeinsam eine Technologie, die mehr Effizienz und zugleich mehr Komfort für den Anwender verspricht: die projektionsbasierte Augmented-Reality-Umgebung.

Produktlebenszyklen werden kürzer, Losgrößen kleiner und Kundenwünsche anspruchsvoller: Die Anforderungen an die Industrie sind seit Beginn der Vierten Industriellen Revolution stark gewachsen. Sogenannte Augmented Reality (AR)-Techniken sind ein fester Bestandteil bei Industrie 4.0 und erlauben es, in der hochautomatisierten und komplexen Arbeitswelt, Arbeitsbedingungen zu verbessern, heißt es. So werden bereits jetzt Datenbrillen genutzt, die beispielsweise Montageanleitungen mit Handlungsanweisungen Schritt-für-Schritt in das Sichtfeld des Mechanikers einblenden. Für Professor Dr. Dr. Carsten Röcker, Vorstandsmitglied am inIT, liegen die Vorteile dieser Technologien in den kurzen Anlernzeiten und der Fehlerreduktion. Insgesamt können so (auch ungelernte) Mitarbeiter in der Produktion umfangreichere und komplexere Aufgaben ausführen. Vermehrt werden auch mobile Handgeräte wie Tablets genutzt, die den Mitarbeiter intuitiv durch den Produktionsprozess führen. Am inIT und IOSB-INA geht man bereits einen Schritt weiter: Digitale Informationen werden an einem Handarbeitsplatz direkt mit der Realität überlagert, in Form einer Projektion.

Obwohl Datenbrillen und mobile Handgeräte erfolgsversprechend die Fehlerrate im Produktionsprozess senken können und mehr Effizienz in kurzen Produktlebenszyklen und kleineren Losgrößen versprechen, sind sie doch mit einem großen Nachteil verbunden: Laut inIT sind sie unpraktisch. Die Datenbrille sei hinderlich für Mitarbeiter, die eine Sehhilfe tragen müssen, Tablets müssten während der Produktion umständlich in der Hand gehalten werden und behinderten so die Montage von Produkten.

Die Forscher am inIT und IOSB-INA haben die Lösung der projektionsbasierten AR-Umgebung in einem ersten praxistauglichen Demonstrator umgesetzt, der in ein wandlungsfähiges Montagesystem integriert wurde. „Unser Ziel ist es, die vielfältigen Möglichkeiten zu nutzen, die uns AR-Techniken bieten, zugleich aber auch den beteiligten Mitarbeitern den größtmöglichen Komfort an ihren Arbeitsplätzen zu ermöglichen“, sagt Professor Carsten Röcker. Geht es nach den Lemgoer Forschern, führt der Weg hierbei zur kompletten Verschmelzung der realen und digitalen Welt.

Soll ein Monteur beispielsweise ein Produkt aus mehreren Einzelteilen zusammenbauen, helfe ihm die projektionsbasierte AR-Umgebung in einem ersten Schritt dabei, das richtige Bauteil auszuwählen. Zu montierende Einzelteile werden viruell oder farblich markiert und zeigen dem Mitarbeiter so an, welches Teil er jeweils greifen soll. ‚Pick-by-Vision’ oder ‚Pick-by-Light’ heißt dieser Ansatz. In einem zweiten Schritt wird ein 3D-Modell auf einer Fläche am Handarbeitsplatz eingeblendet, das dem Monteur zeigt, wie und wo das ausgewählte Bauteil passgerecht zu montieren ist.

Schon jetzt zeigt sich, wie erfolgsversprechend dieser Ansatz ist: Im Vergleich zu AR-Methoden mit Datenbrillen oder Tablets werde die Projektion als wesentlich benutzerfreundlicher und komfortabler bewertet, so Röcker. Bisher sei es beispielsweise aus ergonomischer Sicht kaum möglich gewesen, die Datenbrille über mehrere Stunden ununterbrochen zu tragen. Auch die Akkulaufzeiten der Datenbrillen ließen zu wünschen übrig. Probleme, die die Projektion laut inIT geschickt umgeht. „Wir sind überzeugt, dass die Projektion einen hohen Stellenwert in der Produktion von morgen einnehmen wird. Sobald Projektoren kleiner und beweglicher werden, sind die Einsatzmöglichkeiten quasi unbegrenzt – die intelligente Produktion wird noch ein Stück weit intelligenter“, so Professor Röcker weiter.

So sind die Forscher am inIT und Fraunhofer-Anwendungszentrum nach eigenen Angaben bereits dabei, mit Hilfe der Projektion Lösungsansätze zu entwickeln, die den Monteur ganzheitlich und latenzfrei durch den Montageprozess leiten.. Ein Orts- oder Maschinenwechsel sollten keine Hindernisse mehr darstellen, vielmehr solle die Projektion den Monteur begleiten, wenn er sich von einem zum nächsten Arbeitsplatz bewege.

Auch die Diagnose von Maschinen könnte durch mobile Projektion schon bald erleichtert werden. Mit Hilfe von mobilen projektionsbasierten Geräten könnten Mitarbeiter in naher Zukunft virtuell ‚einen Blick in die Maschinen werfen’, um Informationen zur Auslastung oder möglichen Problemen abzurufen. Die Einsatzmöglichkeiten der Projektion in der Industrie sind vielfältig und werden in der weiteren Gestaltung der Fabrik der Zukunft eine entscheidende Rolle spielen. „Wir versprechen uns zeitnah erste Einsätze in der Industrie“, berichtet Röcker.