KI überprüft produzierte Bauteile in Echtzeit

Qualitätskontrolle ist in der produzierenden Industrie, etwa der Automobilindustrie, unabdingbar und wird derzeit überwiegend in Form optischer Kontrollen durchgeführt Am Fraunhofer IGD in Darmstadt steht nun mit der Software MARQUIS eine Alternative zur Verfügung. Basierend auf einer Kombination aus Augmented Reality mit Methoden des maschinellen Lernens sind Abgleiche zwischen CAD-Spezifikation und realem Produkt möglich. Die zugrunde liegende Künstliche Intelligenz erkennt sowohl, um welches Bauteil es sich handelt, als auch, ob es Abweichungen von den Soll-Maßen gibt. Zudem können nicht nur einzelne Bauteile überprüft werden, sondern auch Zusammenbauten mehrerer Teile, denn auch die Lage der Bauteile im Raum kann erkannt werden. Das System ist mobil und funktioniert mit Smartphone oder Tablet.

Eine Hauptkomponente ist das maschinelle Lernen, mit dem das System nicht nur die einzelnen Bauteile erkennt, sondern auch deren Lage im Raum. Da in der Produktion von Bauteilen die dafür erforderliche große Menge an Trainingsbildern üblicherweise nicht vorliegt oder aufwendig erzeugt werden müsste, besteht der Ansatz am Fraunhofer IGD darin, die Trainingsdaten rein aus den CAD-Daten zu generieren, die zu jedem Produktionsprozess vorhanden sind. Um synthetische Bilder zu erzeugen, die wie echte Fotos wirken, simulieren die Forschenden mehrere Kameraaufbauten im Raum, die aus verschiedenen Richtungen auf das CAD-Modell blicken. Aus jeder Perspektive wird ein Bild aufgenommen und mit einem beliebigen Hintergrund versehen. Während die CAD-Daten üblicherweise in Blau, Grün und Gelb dargestellt werden, bestehen die Bauteile auf den künstlichen Bildern durch fotorealistisches Rendering aus verschiedenen Materialien, etwa aus grau schimmerndem Metall. Über den Deep-Learning-Ansatz lässt sich das System mit den synthetischen Bildern trainieren und erkennt so reale Bauteile, ohne zuvor ein echtes Bauteil gesehen zu haben. Die Zeit, um zehn unterschiedliche, unbekannte Bauteile in einem komplexeren Produktaufbau bei vorhandenen CAD-Daten anzulernen, beträgt wenige Stunden. Ist das System für die konkreten Bauteile angelernt, können sie in Echtzeit überprüft werden. Basierend auf Technologien des Augmented Reality erkennt das System, um welches Bauteil es sich handelt, überprüft, wie es im Raum liegt, und überlagert dann lagerichtig die entsprechenden CAD-Daten.

Software MARQUIS
© Fraunhofer IGD
Die Software MARQUIS erkennt sowohl, um welches Bauteil es sich handelt, als auch, ob es Abweichungen von den Soll-Maßen gibt.

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