Peter Kühmstedt zeigt mit seinem Finger auf eine Autotür, die in seinem Labor steht. Der Abteilungsleiter für Bildverarbeitung und Sensorik am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena beobachtet den Roboter neben ihm, der nun zum Leben erwacht. Die Autotür hat eine für das menschliche Auge kaum sichtbare Delle, die der Roboter entdecken und vermessen soll. Er ist mit 3D-Sensoren ausgestattet, die ihm ermöglichen, die Handbewegung des Ingenieurs zu interpretieren und darauf zu reagieren. Und tatsächlich: Der intelligente Maschinen-Assistent 3D-Kosyma findet den Schaden. Er markiert den Bereich, in dem sich der Schaden befindet, mit einem Lichtsignal. Sein komplexes Messsystem verarbeitet die vom 3D-Sensor erfassten Daten und gleicht sie mit fehlerfreien Oberflächen ab, um Größe und Umfang des Schadens zu erfassen.

Erkennen, reagieren, vermessen

Der Roboterassistent besteht aus mehreren Komponenten. Ein am Fraunhofer IOF entwickelter 3D-Sensor überblickt die Szene und registriert sowohl die Gestik des Menschen als auch vorhandene Gegenstände, wie zum Beispiel ein Bauteil. Wenn der Roboter durch den 3D-Sensor erkennt, dass ein Mensch auf das Bauteil zeigt, wird ein Roboterarm mit einem zweiten 3D-Sensor herangefahren, den die Magdeburger INB Vision AG entwickelt hat. Der zweite 3D-Sensor übernimmt dann den Prüfprozess, um die dreidimensionale Oberfläche des Bauteils genau zu vermessen. Das System kann kleinste lokale Abweichungen von der gewünschten Oberflächenform – also von den gespeicherten Soll-Daten – erkennen und visuell anzeigen. Der Mensch wird so auf die Abweichung aufmerksam und kann an einem separaten Monitor sehen, wie gravierend der Fehler ist, um dann eine Entscheidung für das weitere Vorgehen im Fertigungsprozess zu treffen.

Vom Labor ans Fließband

Der Versuch zeigt, welche Möglichkeiten 3D-Kosyma für den Einsatz in der Praxis bietet. Prüfmessungen, wie sie in der industriellen Produktion nötig sind, können mit ihm einfacher und effizienter werden. Nachdem die erste Entwicklungsphase des intelligenten Helfersystems nun abgeschlossen ist, soll es schon bald in die Anwendung kommen. Dazu haben die Projektleiter ihr System beim Automotive-Cluster Ostdeutschland sowie im BMW-Werk in Leipzig präsentiert. Die Resonanz war sehr positiv. Der Bayerische Autohersteller führt nun mit den Entwicklern Gespräche über mögliche Anwendungsszenarien in der Produktion. Ziel ist es, einen auf die Bedürfnisse des Leipziger Werkes abgestimmten 3D-Roboterassistenten einzusetzen. Auch wenn das System derzeit vor allem für Prozesse in der Automobilindustrie weiterentwickelt wird, könnte es auch im Maschinen- und Anlagenbau zum Einsatz kommen. Wo immer eine undefinierte Situation in der Produktion auftaucht, kann 3D-Kosyma die Gesten oder Signale des Menschen erkennen und in eine hilfreiche Aktion umsetzen. Gefördert wird das Konsortium 3Dsensation im Programm „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“ des Bundesforschungsministeriums.