Forschungsbericht 2012 Maschinenbau und Verfahrenstechnik

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1 Produktion 2020 Sichere Mensch-Roboter-Kooperation und Bild basierte Arbeitsraumüberwachung für die Fertigung der Zukunft Herausforderung in Transfer, Forschung, Entwicklung Prof. Dr.-Ing. Markus Glück 1, 2, Benjamin Roßkopf 2, Josef Wolf 2, Philipp Wagner 2 Prof. Dr.-Ing. Markus Glück Hochschule Augsburg Fakultät für Maschinenbau und Verfahrenstechnik An der Hochschule Augsburg Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) markus.glueck@hs-augsburg.de Technologie Centrum Westbayern GmbH Emil-Eigner-Straße Nördlingen Telefon +49 (0) , -102 Telefax +49 (0) glueck@tcw-donau-ries.de Fachgebiete Innovationsmanagement und Technologietransfer Sensortechnik Industrielle Bildverarbeitung Prozess- und Produktionsmesstechnik, Robotertechnik Zusammenfassung Schlüsseltechnologien einer Produktion der Produktion der Zukunft - zu demonstrieren und an Herausforderungen der Systemintegration gemeinsam mit Studierenden, regionalen Firmen und Weltunternehmen zu forschen, das sind die Eckpunkte eines Transfer- und Lehrkonzepts, das am Technlologie Centrum Westbayern (TCW) verwirklicht wird. Das dort entstandene Institutsumfeld steht Studierenden, Lehrenden und Partnerunternehmen zur Verfügung, um in enger Verzahnung mit namhaften Technologiepartnern Lehrangebote, Praxisseminare und innovative Technologietransfer Serviceleistungen vor Ort anzubieten. Gezielt werden firmen- und fakultätsübergreifende Entwicklungsteams gebildet, die verfügbare neueste Komponenten und Technologien nutzen und voranbringen. Thematischer Schwerpunkt bildet dabei die Produktionsmechatronik. Hierzu wurde schon vor Jahren das Innovationsnetzwerk Produktion 2020 begründet. Allianzpartner sind renommierte Firmen wie KUKA, Schmalz, FESTO, Micro-Epsilon, Pilz, Schunk, IBS und Balluff. Im Fokus der vielfältigen Projekte des Netzwerks steht die firmenübergreifende Auseinandersetzung mit Forschungs- und Integrationsvorhaben zur automatisierten Fertigungstechnik der Zukunft, zur sicheren Mensch-Maschine Kooperation und flexiblen Automation in der Robotertechnik bis zur Integration der Fertigungssysteme in das MES- und ERP-Umfeld. Exemplarisch diskutiert werden an dieser Stelle Lösungsansätze zur flexiblen Automation und sicheren Mensch-Roboter-Kooperation. Einleitung Rasant steigende Produktivitätsanforderungen, eine zunehmende Variantenvielfalt, reduzierte Losgrößen und enormer Kostendruck in der Produktion erfordern in höchstem Maß flexible Steuerungs- und Fertigungskonzepte. Die VDI Technologie Roadmap Fertigungsmesstechnik 2020 benennt vier Schwerpunkte und Herausforderungen der zukünftigen Produktion, die es im Zuge der fortschreitenden industriellen Automatisierung zu meistern gilt: 1 Hochschule Augsburg, Fakultät für 2 Technologie Centrum Westbayern GmbH, Emil-Eigner-Straße 1, Nördlingen Ressourceneffiziente Produktion (Energie, Antriebe, alternative Materialien und Verbundfasertechnologie, Prozessoptimierung) Transparente Produktion (Logistikintegration, MES, Produktionsorganisation) Qualität und Produktivität (Beherrschung der System integration und neuer Fertigungsprozesse, Innovation, Fachkräftesicherung) Flexible Produktion (Werkstückerkennung, intelligente Roboter-, und Greif- und Sicherheitstechnik mit Bildverarbeitung, Bildführung) Vor allem in Bezug auf die letzen beiden Aktionspunkte sind die Entwicklung neuartiger Fertigungsanlagen, der Einsatz Bild geführter Roboter und Präzisionsmesstechnik sowie die automatisierte Montagetechnik wesentliche Grundvoraussetzung für die Produktion Da die Produktionsprozesse heutzutage immer genauer und schneller erledigt werden müssen, werden auch immer mehr automatische Fertigungssysteme (z. B. Roboter) eingesetzt. Kamera- und Bildverarbeitungssysteme sind als künstliche Augen in der Automatisierung nicht mehr wegzudenken. Vollständig in das Steuerungsumfeld einer Fertigungszelle integriert, verleihen Kameras und Scanner modernen Maschinen und Robotern die Fähigkeit zu sehen, zu erkennen, autonom zu arbeiten und die richtigen Entscheidungen zu treffen. Trotzdem kann in der Produktion nicht ganz auf den Menschen verzichtet werden, denn Industrieroboter im heutigen Stand der Technik sind zwar exakt und wiederholgenau, aber nicht intuitiv zu bedienen. Sie müssen sehr aufwendig an neue Anwendungen angepasst werden. Die Integration modernster Sicherheitstechnik wird nach wie vor dadurch erschwert, dass die bekannten Robotersysteme proprietäre Programmiersprachen und unterschiedliche Bussysteme nutzen. Roboterzellen sind daher heute meistens ausgelegt, um in strukturierten, fest abgesicherten Umgebungen zu arbeiten. Sie stellen nach wie vor ein hohes Gefahrenpotential für Menschen in ihrer Umgebung dar, die es über innovative Sicherheitstechnik in eine sichere und effiziente Mensch-Maschine oder Mensch-Roboter- Kooperation zu überführen gilt. 18

2 Treiber hierfür sind: Eine hohe Verletzungsgefahr für Personen, welche die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine birgt. Wo immer Roboter Aufgaben in der Fertigung übernehmen, ist der Mensch nicht weit. Gefahrenbereiche müssen zuverlässig überwacht sein, damit Werker und Maschine Hand in Hand arbeiten dürfen. Eine Aufhebung der bisher üblichen strikten Abgren- zung der Arbeitsräume von Mensch und Maschine im Umfeld von automatisierten Produktionsanlagen durch trennende Schutzzäune birgt ein hohes wirtschaftliches Rationalisierungspotenzial. Durch eine optimale Arbeitsteilung zwischen Mensch und Roboter eröffnen sich attraktive Möglichkeiten der Qualitätsverbesserung und Taktratensteigerung, zum Beispiel bei einer Teilautomatisierung von Fertigungsschritten. Die Vorteile des Roboters sind Genauigkeit, Kraft, Reproduzierbarkeit und Ausdauer. Die Stärken des Menschen liegen in seiner Intuition und Flexibilität; Eigenschaften, die bei einer zunehmenden Variantenvielfalt in den Produktionslinien an Bedeutung gewinnen. Die erzielbare Flächeneinsparung und Gestaltungs- möglichkeit im Produktionslayout. Die Ablösung von Handhabungsgeräten und Handha- bungstätigkeiten von Werkern durch immer kostengünstiger und leistungsfähiger werdende Roboter, Greifwerkzeuge, Sicherheitseinrichtungen und Steuerungen. Applikationsstudien zur sicheren Mensch-Roboter Kooperation Industrieroboter sind gefährlich. Die Absicherung von Roboterbewegungen und die Trennung der Arbeitsräume für Mensch und Maschine wurden bis dato in den meisten Fällen mit trennenden Schutzeinrichtungen umgesetzt. Schutztüren, Hauben und Klappen sichern beispielsweise den Zugang zu Maschinen und Anlagen. Sie schützen vor Gefahr bringenden Bewegungen oder vor umherfliegenden Teilen. Oft ist zudem ein mechanischer Schutz gegen Beschädigungen erforderlich. Diese herkömmlichen Methoden zur Absicherung und Überwachung stören nicht nur den Produktions- und Arbeitsablauf, sie sind häufig dem Risiko von Manipulationen ausgesetzt und verursachen in der betrieblichen Praxis auch ein Mehr an Kosten. Zum Beispiel führt das Unterbrechen von Lichtvorhängen zu einem sofortigen Stopp der Bewegungen eines Roboters. Die Schnellabschaltung belastet die Mechanik, führt zu höherem Verschleiß und zu erneuten meist zeitaufwendigen manuellen Anfahrroutinen nach einem Nothalt. Hinzu kommt, dass auch die Zugangsüberwachung zu den Gefahrenbereichen abgesichert werden muss. Üblicherweise kommen hierbei Laserscanner und Lichtvorhänge zum Einsatz. Sie können jedoch keine Räume, sondern allenfalls Ebenen überwachen. Eine lückenlose Verfolgung sämtlicher Aktionen eines Roboters im Gefahrenbereich ist so entweder gar nicht oder nur mit großem technischem Aufwand machbar. Eine Anforderung der Produktion 2020 ist es jedoch, Voraussetzungen zu schaffen, dass Mensch und Roboter im Produktionsumfeld ohne Einschränkungen flexibel und sicher miteinander kooperieren können. Dazu müssen Gefahrenbereiche zuverlässig und lückenlos überwacht sein. Neue Möglichkeiten der sicheren Mensch-Roboter und Mensch-Maschine Kooperation eröffnet der Einsatz von Kameratechnik und Methoden der 3D Bildverarbeitung zur Überwachung und Absicherung von Gefahrenstellen und -bereichen. Statt klassischer Sicherheitstechnik mit Endschaltern, Rückhaltesystemen und sicherer Steuerungstechnik wurde daher am Technologie Centrum Westbayern eine neue, auf 3D Bilderkennung beruhende Raumüberwachung, das SafetyEYE der Firma Pilz Sichere Automation, in das Umfeld eines Industrieroboters integriert und dieses intensiv gestestet. Ziel einer Applikationsstudie war es, Lösungen für die flexible Automation, die Roboterunterstützung an Montagearbeitsplätzen und die sichere Mensch-Roboter-Kooperation zu entwickeln sowie Lösungsansätze für die sichere Koexistenz von Mensch und Maschine am Arbeitsplatz anschaulich zu demonstrieren. Dabei galt es, Methoden der 3D Bildverarbeitung im Steuerungsumfeld moderner Roboterzellen zu integrieren, sie unter Realbedingungen zu testen, um einen Ausgangspunkt für die Forschungs- und Innovationsoffensive Produktion 2020 zu legen und einen schnellen Trans- 19

3 Abb. 1: SafetyEYE Sensorsystem zur Arbeitsraumüberwachung. Dargestellt ist die Funktionsweise der auf 3D-Bildanalyse beruhenden Sicherheitseinrichtung und oben rechts der Einbau des Sensorsystems oberhalb der Roboterzelle im Technologie Centrum Westbayern (Bildquelle: Fa. Pilz Sicherheitstechnik / TCW) fer in die fertigungstechnische Praxis zu begleiten. Bei der sicherheitstechnischen Ausstattung von Roboterzellen kommt es nicht nur auf die richtige Auswahl einzelner Sensoren und Komponenten an, sondern auf deren effizientes Zusammenspiel. Vor jeder Umrüstung einer Maschine oder Anlage muss daher eine gründliche Analyse und Bewertung möglicher Gefahren der Anwendung zu Grunde gelegt werden. Zusätzlich zum Systemtest wurden daher Störeinflüsse gezielt simuliert und deren Auswirkungen auf die Systemreaktion bewertet, denn in Produktionssystemen kann es oft zu Beeinträchtigungen durch das Einsatzumfeld oder räumlich nahe gelegene Maschinen kommen. Des Weiteren kann natürlich auch eine falsche Handhabung des Systems Fehler verursachen. Auch diese gilt es, zu erkennen und abzufangen. Kamera basierende 3D Gefahrraumüberwachung SafetyEYE (vgl. Abb. 1) steht für eine sehende Sicherheitstechnologie zur Raumüberwachung. Das Gesamtsystem besteht aus drei Komponenten: der Sensoreinheit, einer Auswerteeinheit und einem programmierbaren Steuerungssystem (PSS). Die aus drei hochdynamischen Kameras bestehende Sensoreinheit liefert die Bilddaten des zu überwachenden Raumes. Herzstück bilden CMOS Kamerachips, die am Institut für Mikroelektronik Stuttgart (IMS) entwickelt wurden (vgl. Abb. 2). Dabei handelt es sich um HDRC (High Dynamic Range) CMOS Sensoren, die sich durch eine außergewöhnlich hohe Helligkeitsdynamik auszeichnen. Sie passen sich sehr Abb. 2: HDRC (High Dynamic Range) CMOS Sensoren und Kamera, links ohne und rechts mit integrierter Optik und Schutzabdeckung (Bildquelle: Fa. Pilz Sicherheitstechnik / IMS) schnell an extreme Lichtbedingungen an, um so nicht ge- oder überblendet zu werden, z. B. durch Lichtblitze oder Schweißbögen. Die Sensoreinheit wird manipulationssicher oberhalb des zu überwachenden Raums oder Arbeitsbereichs angebracht. Dadurch gelingt eine lückenlose Überwachung der Schutzräume und der Zugang zu Fertigungsplätzen wird nicht behindert. Zu beachten ist lediglich, dass keine Objekte unbeabsichtigt den Sichtbereich der Sensoreinheit verdecken. Die Auswerteeinheit empfängt über Lichtwellenleiter die Bilddaten der Kameras und berechnet anhand hochkomplexer Algorithmen ein räumliches Bild. Durch eine 3D Bild- und Bewegungsanalyse ist es möglich, nur mit einem System Gefahrenbereiche zu überwachen, Objekte räumlich wahrzunehmen und ihre Position im Raum zu bestimmen. Diese Informationen werden dann mit den im System konfigurierten Schutzräumen überlagert, um festzustellen, ob z. B. eine Verletzung des Schutzraums vorliegt. Die Ergebnisse der Bildverarbeitung gibt der Hochleistungsrechner an die PSS Steuerung, die mit ihren Ein- und Ausgängen als Schnittstelle zur Maschinensteuerung dient und den kompletten Betrieb der Schutzeinrichtungen steuert. Meldet die Auswerteeinheit eine Verletzung des Schutzraumes, werden die konfigurierbaren Ausgänge ausgeschaltet. Das unserer Applikationsstudie zu Grunde liegende Anwenderszenario sieht eine Übergabe von Werkstücken zur automatisierten Bearbeitung durch einen Werker vor. Ab diesem Zeitpunkt übernimmt der Roboter alle anfallenden Bearbeitungs- und Handhabungsaufgaben. Der hierzu installierte Versuchsaufbau zur Demonstration und Analyse des Kamerasystems 20

4 SafetyEYE besteht aus einem Kuka 6-Achsen Industrieroboter in Kombination mit einem servoelektrischen Multifunktionsgreifer des Partnerunternehmens Schunk. Aufgabe dieser Roboterzelle ist es, unterschiedliche Paletten, Pakete, Gebinde und Zwischenböden mittels eines Kraft-Moment gesteuerten Greifers zu übernehmen, zu handhaben und zu sortieren. Über dem Sicherheitsbereich installiert, kommt das sichere Kamerasystem ganz ohne bauliche Einschränkungen aus (vgl. Abb. 3). Abb. 3: Realisiertes Applikationsszenario für Mensch-Roboter Kooperation: Übergabe einer Logistikbox an einen Industrieroboter zur automatisierten Weiterverarbeitung. Definition virtueller Schutzräume Die virtuellen Schutzräume sind frei konfigurierbar und lassen sich nahezu beliebig zu komplexen Raumanordnungen zusammenfassen. Abb. 4 zeigt die Definition von Abb. 4: Einrichtung von Schutz- und Warnräumen bei der SafetyEYE Absicherung einer Roboterzelle am Technologie Centrum Westbayern. Schutz- und Warnräumen in der Roboterzelle am Technologie Centrum Westbayern. Hierzu stehen verschiedene vordefinierte geometrische Formen zur Auswahl. Die Schutzräume stehen immer senkrecht zur Anwenderebene. Sie werden mittels Einrichtmarker gelernt, die hierzu am Boden ausgelegt werden. Im Betrieb müssen drei dauerhaft am Boden oder an Gegenständen für das SafetyEYE gut sichtbar angebrachte Referenzmarker zu jeder Zeit von der Sensoreinheit gesehen und überwacht werden können. Ist dies nicht der Fall oder sind die Einrichtmarker später nicht mehr auf der gleichen Position zu finden, wird ein Prozessfehler ausgelöst, da kein bestimmungsgemäßer Betrieb möglich ist. Der Ursprung des Koordinatensystems wird wahlweise auf einen der Einrichtmarker gesetzt. Das Anwenderkoordinatensystem bildet den Ursprung und Bezugspunkt für die Schutz- und Warnräume. Die Ausrichtung der X- und Y-Achsen kann noch verschoben und inklusive Raster nachträglich an die örtlichen Gegebenheiten angepasst werden. So eröffnet ein Konfigurator dem Zellenarchitekten verschiedene Reaktionsmöglichkeiten. Hinterlegt werden konkrete Aktionen und Handlungsanweisungen für die unterschiedlichen Gefahrensituationen. Dabei unterscheidet man zwischen Schutzräumen, die immer zur Abschaltung eines Ausgangs führen, Warnräume, die zur Ausgabe von akustischen und optischen Warnsignalen bestimmt sind, und Maskierungsräumen für die Materialzufuhr, die explizit nicht überwacht werden. Das SafetyEYE erkennt den Werker, insbesondere wenn er sich dem Gefahrenbereich des Roboters oder einer Maschine nähert. Es kennt zudem den Produktionsstatus und die anstehenden Bewegungsabläufe. Kommt es zu einer Annäherung an einen Gefahrenbereich (gelb), macht die vorgelagerte Warnzone den Werker akustisch und visuell über Lichtampelsignale auf die Gefahrensituation aufmerksam. Bei einer weiteren Annäherung verlangsamen sich die Arbeitsprozesse, der Roboter reduziert seine Geschwindigkeit und zieht sich sogar zurück. Tritt der Mitarbeiter, alarmiert durch das Warnsignal, wieder zurück, arbeitet der Roboter mit normaler Geschwindigkeit weiter. Dieses Anfahren bedeutet keinen signifikanten Zeitverlust. 21

5 Erst wenn der engste, um den Arbeits- und Gefahrenbereich des Roboters oder einer Maschine gelegte virtuelle Schutzraum (rot) verletzt wird, erfolgt selbst unter schwierigsten Rahmenbedingungen, wie experimentell nachgewiesen wurde, innerhalb von 160 ms Reaktionszeit auf eine Schutzraumverletzung ein sicherer Not-Halt. Sind für verschiedene Betriebsarten einer Maschine unterschiedliche Raumordnungen notwendig, können diese während des Arbeitszyklus der Maschine dynamisch umgeschaltet werden. Die Überwachung von Schutzräumen orientiert sich damit nicht mehr an den technischen Notwendigkeiten, sondern an den Anforderungen der Prozessabläufe der Anwender, die sich so flexibel gestalten lassen. So führt nicht jede Schutzraumverletzung automatisch zum Not-Halt. Übertritt ein Mitarbeiter den virtuellen Schutzraum an einer Stelle, die der Roboter erst nach mehreren Sekunden erreichen würde, kann der Schutzraum deaktiviert werden und stattdessen ein Warnraum an gleicher Stelle aktiviert werden. Die Steuerungstechnik sorgt dann dafür, dass der Roboter sich mit extrem reduzierter Geschwindigkeit weiter bewegt. Systemtest unter simulierten P rozessstörungen Zur Bewertung der Betriebssicherheit des Sicherheitssystems wurden Störeinflüsse gezielt simuliert und deren Auswirkungen auf die Systemreaktion bewertet. Mit einem Blitzlicht wurden extreme Helligkeitswechsel im Kamerabild ausgelöst. Erreicht nur gestreutes Licht die Sensoreinheit, arbeitet diese ohne Störung weiter. Wird die Kamera jedoch direkt angeblitzt, wird ein Prozessfehler kurzzeitig festgestellt, da die Referenzmarker nicht erkannt werden. Prozessdämpfe in der verarbeitenden Industrie, z. B. durch Kühlprozesse, wurden mit einem Dampfbügeleisen simuliert. Sobald die Kamera die Referenzmarker nicht mehr zu erkennen vermag, wird folgerichtig ein Prozessfehler ausgelöst. In der Praxis sollte man daher ein besonderes Augenmerk auf die Anbringung der Referenzmarker legen. Auch spiegelnde und transparente Objekte werden vom SafetyEYE zuverlässig erkannt. Während des Betriebs arbeitet das System stabil, sogar wenn der äußerste Kreis einer Referenzmarke bis zur Hälfte verdeckt ist. Beim Einrichten muss der äußere Kreis der Referenzmarke zu ca. 90 % freiliegen, ansonsten lässt sich das System nicht starten. Mechanische Störeinflüssen wurden über das gezielte Einbringen von Vibrationen getestet. Hierbei bewies das System eine erstaunliche Störfestigkeit: Es arbeitet bei Vibration fehlerfrei. Nur wenn die Sensoreinheit durch zu starkes Vibrieren nicht mehr über die Kameras die eingerichtete Position ermitteln kann oder sie die Referenzmarker nicht mehr erkennt, folgt zuverlässig die Auslösung eines Prozessfehlers. Schlussfolgerungen und Ausblick Mit dem sicheren Kamerasystem SafetyEYE, das uns vom Partnerunternehmen Pilz Sichere Automation (Ostfildern) dankenswerterweise zur Verfügung gestellt wurde, lässt sich eine lückenlose Überwachung von Gefahrenstellen und -bereichen im Einsatzumfeld moderner Industrieroboter flexibel und sicher realisieren. Im heutigen Ausbauzustand kann die Fertigungszelle bei geöffneter Tür betrieben werden. In als unkritisch eingestuften Bereichen rund um den Roboter kann man sich jederzeit gefahrlos bewegen, die Maschine arbeitet dabei unbeeindruckt und ohne Einschränkung weiter. Durch den Einsatz modernster Methoden der Bildverarbeitung und 3D Bildanalyse in Echtzeit werden Sicherheit und Produktivität in einer Mensch-Roboter Kooperation perfektioniert. Unnötige Standzeiten der Maschinen finden kaum bis gar nicht mehr statt, da die Produktion beim Wiederverlassen der Schutzräume sofort wieder aufgenommen wird. Werker und Roboter können nun Hand in Hand ganz ohne Schutzzäune oder jegliche Sensoren, sicher zusammenarbeiten. Die Installation und Festlegung entsprechender Schutzbereiche sind in ihrer Handhabung einfach. Durch die dreidimensionale Überwachung kann das System beliebig konfiguriert werden. Dabei sind dem Anwender bei der Definition von Warn- und Schutzräumen fast keine Grenzen gesetzt. Das System besticht durch eine besondere Immunität gegenüber gängiger Umfeldeinflüsse in rauen Fertigungsumgebungen. Interessierte sind zu Tests willkommen. Die Infrastruktur wird auch für Lehre und Forschung in einem eng verzahnten Miteinander einge- 22

6 Abb. 5: Studierende lernen im Rahmen von Seminarunterrichten am TCW die SafetyEYE Absicherung einer Roboterzelle mit Kamera basierender Schutzraumüberwachung und 3D Bewegungsanalyse kennen. Sie nutzen die Einrichtungen für die Erstellung ihrer Abschlussarbeiten. setzt. Eine weitere Verzahnung des Tätigkeitsumfelds mit Anwendungen der Mechatronik, der Automatisierungstechnik, der angewandten Sensorik und Robotik (z. B. zur bildgeführten Robotik) ist in Arbeit. Am vorhandenen Aufbau können Studierende und Mitarbeiter aus Partnerunternehmen praxisnah lernen, wie neue Technologien der Produktion 2020 Arbeitsprozesse erleichtern und so die Erschließung nachhaltiger Produktivitätssteigerungen ermöglichen (vgl. Abb. 5). Unser Anwenderzentrum ist ein attraktiver Ort für Praktika bzw. zur Anfertigung von Fach- und Abschlussarbeiten. Dies in erstklassigen Labors und in enger Kooperation mit renommierten Firmen! tionsmechatronik An-Institut der Hochschule Augsburg in Nördlingen werden gefördert aus Mitteln des Freistaats Bayern (Aufbruch Bayern) und der Europäischen Union (EFRE, ESF). Die Einrichtung einer Stiftungsprofessur der Hochschule Augsburg im Umfeld des Technologie Centrum Westbayern (TCW) wurde möglich durch das beherzte Zupacken der Fritz und Lieselotte Hopf-Stiftung (Nördlingen) sowie der Firmen GEDA-Dechentreiter (Asbach-Bäumenheim), Grenzebach Maschinenbau (Hamlar), HARTING (Espelkamp, Nordrhein-Westfalen), Kathrein (Rosenheim und Nördlingen), Märker Zement (Harburg), Ohnhäuser (Wallerstein), Tigra (Oberndorf), Valeo (Wemding) und Zott (Mertingen). Hierfür herzlichen Dank! Erfahrungsaustausch und Fachforen zur Produktion 2020 Flankierend zu allen Projektphasen wird eine intensive Diskussion neuer Technologien und Trends im Rahmen eines attraktiven Vortrags- und Erfahrungsaustauschsprogramms initiiert, denn das direkte Gespräch mit Partnerfirmen und Entscheidern ist für einen effizienten Wissens- und Technologietransfer von essentieller Bedeutung. Danksagung Herzlichen Dank meinen Institutsmitarbeitern Benjamin Rosskopf, Philipp Wagner, Josef Wolf und Julia Gerstmeier. Gemeinsam bedanken wir uns sehr herzlich bei allen Partnerfirmen, die zur Entwicklung und experimentellen Charakterisierung der Sicherheits- und Robotersysteme beigetragen haben, insbesondere den Partnerfirmen KUKA, Pilz und Schunk. Ein weiterer Dank gilt zahlreichen Studierenden der Fritz-Hopf- Technikerschule unter der Leitung von Raimond Eberle, die gemeinsam mit uns experimentiert und zu den hier beschriebenen Machbarkeitsstudien aktiv beigetragen haben. Die Forschungs- und Technologietransferaktivitäten des Technologie Centrum Westbayern einem Produk- Abb. 6: Renate Pilz, geschäftsführende Gesellschafterin der PILZ GmbH & Co. KG (Ostfildern), zu Gast bei einem Unternehmerforum im Technologie Centrum Westbayern (TCW). Am Rande der Veranstaltung: Übergabe einer SafetyEYE Gerätespende für das Demo & Research Center am TCW an den stellvertretenden Landrat Peter Schiele. Von links: Martin Frey (Pilz), Peter Schiele, Renate Pilz und Prof. Dr. Markus Glück. 23

7 Unternehmerforen wurden am Technologie Centrum Westbayern (TCW) etabliert. Sie genießen große Aufmerksamkeit. In der Regel besuchen ca. 100 regionale und hochrangige Wirtschaftsführer sowie zahlreiche politische Repräsentanten dieses Veranstaltungsformat. Unternehmerforen dienen der Kontaktpflege, zum Kennenlernen anderer Branchen, Länder, vorbildlicher Unternehmen und besonderer Führungspersönlichkeiten. Diskutiert werden Zukunftsthemen, allgemeine Situationsbeurteilungen und gesellschaftliche Entwicklungen. Im Berichtszeitraum fanden folgende Unternehmerforen statt: Unternehmerforum mit Dr. Kurt Schmalz, geschäftsführender Gesellschafter J. Schmalz GmbH und Vizepräsident der IHK Nordschwarzwald, am , Gastvortrag: Mit Innovation und Nachhaltigkeit an die Weltspitze. Unternehmerforum mit Dr. Hubert Jäger, Leiter Konzernforschung SGL Carbon und Vorstandsmitglied Carbon Composite e.v., am , Gastvortrag: Hochleistungs Composites mit Carbonfasern Neue Chancen für die Region und Deutschland. Der Erfahrungsaustausch bei Technologietransferinitiativen darf sich jedoch nicht nur auf Führungs- und Entwicklungsverantwortliche beschränken und muss zu Schwerpunktthemen auf Arbeitsebene, d. h. unter Fachexperten und FuE Protagonisten, geführt werden. Dies unter Einbindung renommierter Technologieführer, attraktiver Firmen, überregional anerkannter FuE Partner und Trendsetter, denn Wissenstransfer darf keine Einbahnstraße sein und braucht die gezielte Befruchtung von außen! Im Berichtszeitraum fanden folgende Technologieforen in Kooperation mit dem Cluster Mechatronik & Automation e.v., dem Verein deutscher Ingenieure e.v. (VDI/VDE) und dem Netzwerk TEA der Transfereinrichtungen im Großraum Augsburg im Technologie Centrum Westbayern (TCW) statt: , Technologieforum Industrielle Bildverarbeitung V 3D Vision und Qualitätskontrolle im Fertigungsumfeld , Technologieforum Produktion 2020: Einsatz, Verarbeitung und Prüfung von Leichtbauund Faserverbundwerkstoffen , Technologieforum Produktion 2020: Sichere Mensch-Maschine und Mensch-Roboter- Kooperation , Technologieforum Innovationen erfolgreich stimulieren Best Practices im Innovationsmanagement , Technologieforum Industrielle Bildverarbeitung VI 3D Vision und Qualitätskontrolle im Fertigungsumfeld , Technologieforum Elektronikproduktion 2020: Technologien, Inspektion, Zuverlässigkeit, MES , Technologieforum Energie 2020: Batterie- und Energiespeichertechnik, Netze, Energieerzeugung , Technologieforum Produktion 2020: Einsatz, Verarbeitung und Prüfung von neuen Leichtbau- und Faserverbundwerkstoffen II , Technologieforum Industrielle Bildverarbeitung VII 3D Vision und Inline Qualitätskontrolle im Fertigungsumfeld der Produktion 2020: Leistungsfähige Kameras, Hardware, Beleuchtung und Integration , Technologieforum IT Sicherheit in der industriellen Automation in Zusammenarbeit mit dem Cluster Mechatronik & Automation e. V. und dem aiti-gründerzentrum Augsburg am Weiterbildungszentrum Donau-Ries , Spezialforum Innovation II: Innovationsprozesse, Kultur und Best Practices mit Gastreferenten aus Hochschule, Industrie und Unternehmensberatung. Bereits zum achten Mal fand die Fachvortragsreihe Moderne Technik - anschaulich erklärt! am Technologie Centrum Westbayern (TCW) statt. Im Mittelpunkt mehrerer kostenfreier Abendveranstaltungen standen hilfreiche Grundlagen unternehmerischen Denkens und Handelns sowie Exkursionen zu befreundeten Firmen und Einrichtungen. Beiträge zu dieser Veranstaltungsreihe mit Bezug zur Hochschule und ihren Partnern waren: Wirtschaftsspionage und Sabotage durch soziale 24

8 Netzwerke - eine steigende Gefahr für Industrieunternehmen, Vortrag Prof. Dr. Gordon Thomas Rohrmair, Vizepräsident für Forschung und Wissenstransfer an der Hochschule Augsburg, am Rekrutierung Begehrte Fachkräfte richtig ansprechen und binden, Vortrag Prof. Dr. Erika Regnet am im Rahmen der Themenreihe Fachkräftesicherung. Der Mitarbeiter als König? Auswirkungen des Fachkräftemangels auf das Unternehmen, Vortrag Prof. Dr. Christian Lebrenz am im Rahmen der Themenreihe Fachkräftesicherung. Einführung Photovoltaik mit Schwerpunkt Dünnschicht und CPV, Vortrag Egbert Wenninger (Grenzebach Maschinenbau GmbH) am Produktion 2020: Schlüsseltechnologien, Herausforderung Systemintegration und flexible Automation für die Fertigung der Zukunft, Vortrag Prof. Dr.-Ing. Markus Glück gemeinsam mit Josef Wolf und Benjamin Rosskopf (TCW) am Smart Grid Quo vadis, Impulsreferat Prof. Dr.-Ing. Michael Finkel (Hochschule Augsburg, Fakultät für Elektrotechnik) beim Technologieforum Energie 2020: Batterie- und Energiespeichertechnik, Netze, Energieerzeugung am UD-Prepreg mit Winkelabweichung: Herstellung, Zugversuch und Simulation, Gastvortrag Prof. Dr. André Baeten (Hochschule Augsburg, Fakultät für ) beim Technologieforum Produktion 2020: Einsatz, Verarbeitung und Prüfung von neuen Leichtbau- und Faserverbundwerkstoffen II am Intelligente Kameras: Objekt-Erkennung und Stereo- Vision mit FPGA-basierten Systemen, Gastvortrag Prof. Dr.-Ing. Gundolf Kiefer (Hochschule Augsburg, Fakultät für Informatik) beim Technologieforum Industrielle Bildverarbeitung VII 3D Vision und Inline Qualitätskontrolle im Fertigungsumfeld der Produktion 2020 am Vorträge auf Tagungen und Expertentreffen Kamera- und Scannereinsatz zur Bild basierten Roboterführung, Inline Kontrolle und Montageoptimierung mit Industrierobotern, Prof. Dr.-Ing. Markus Glück, Benjamin Roßkopf, Josef Wolf, Vortrag und Veröffentlichung beim Intern. Forum Mechatronik (IFM 2011) in Cham, , Veröffentlichung im Konferenzband S (2011). Prozessoptimierung und Harmonisierung des Shopfloors Produktion im Wandel: Prozesskontrolle, -führung und sicheres Steuern in der Produktion 2020, Vortrag Prof. Dr.-Ing. Markus Glück beim IBS Expertenkreis am in Höhr-Grenzhausen und beim Fachworkshop MES im Fokus - Was den deutschsprachigen Raum bewegt des MES D.A.CH Verbands e. V. am in Frankfurt. Kamera- und Scannereinsatz zur Bild basierten Roboterführung und Inline Kontrolle im Umfeld moderner Industrieroboter der Produktion 2020, Gastvortrag Prof. Dr.-Ing. Markus Glück am im sensortechnischen Kolloquium der Hochschule Deggendorf. Produktion 2020: Nachhaltiger Erfolg durch flexible Automation und effizienteren Maschineneinsatz in der Fertigung der Zukunft, Vortrag Prof. Dr.-Ing. Markus Glück am beim Automatisierungstreff in Böblingen ( ) zur Eröffnung des Fachworkshops Manufacturing Execution System (MES) in der Praxis in Zusammenarbeit mit dem MES D.A.CH Verband e. V. Fachveröffentlichungen M. Glück, B. Rosskopf, J. Wolf, Produktion Flexible Automation und Systemintegration: Technologien für die Fertigung der Zukunft in Transfer, Forschung und Entwicklung, Forschungsbericht 2011 der Hochschule Augsburg, S (2011) M. Glück, Produktion 2020: Über flexible Automation, Harmonisierung des Shopfloors, horizontale und vertikale Integration der IT-Landschaft zu optimaler Perfomance und nachhaltigem Erfolg, Kundenmagazin contact der IBS AG, S (2011) M. Glück, Produktion 2020: Kamera- und Scannereinsatz zur bildbasierten Roboterführung, Inline Kontrolle und Montageoptimierung mit Industrierobotern, mechatroniknews, Newsletter Ausgabe 11/2011 des Clusters Mechatronik & Automation e. V., Rubrik Technik & Innovation, S. 4 6 (2011) 25

9 M. Glück, Technologien und Managementsysteme für die Fertigung der Zukunft, Fachartikel in der Zeitschrift VDI-Z Integrierte Produktion, Heft 4/2012, S (2012) G. Herkommer, Kollege Roboter, Fachbericht über unser Technikforum Sichere Mensch-Roboter-Kooperation am in der Zeitschrift Computer & Automation, Heft 2, S (2012) A. Mentgen (unterstützt durch M. Glück), Mensch- Roboter-Kooperation: Mit Roboter auf Tuchfühlung, Fachbericht über unser Technikforum Sichere Mensch-Roboter-Kooperation am in der Zeitschrift Produktion, Heft 9, S. 28 ( ) M. Glück, Produktion 2020: Intelligente Produkte in der Fabrik der Zukunft, Fachbericht im Sonderheft MES Wissen kompakt als Sonderbeilage zur Zeitschrift IT & Production (Heft 4) zur Hannover Messe, S (April 2012) M. Glück, "MES Einsatz in der Elektronikproduktion Flexible Prozessautomation, sichere Rückverfolgung und Null-Fehler-Produktion", Kundenmagazin contact der IBS AG, Heft 1/2012, S. 8 12, 27 (2012) M. Glück, Die Produktion 2020, Fachbericht in der Zeitschrift Computer & Automation, Heft 6, S (2012) M. Glück, T. Schulz (IBS AG), Elektronikpro duktion 2020: Über flexible Prozessautomation, sichere Rückverfolgung und effizienten MES Einsatz zur Null- Fehler-Produktion, Fachbericht in der Zeitschrift Productivity Management, Heft 3, S (Juni 2012) Quellenhinweise und weiterführende Literatur W. Burger, M. Burge, Digitale Bildverarbeitung, Springer-Verlag, A. Donges, R. Noll, Lasermesstechnik (ISBN ) und Physikalische Grundlagen der Lasertechnik (ISBN ). M. Glück, MEMS in der Mikrosystemtechnik Auf- bau, Wirkprinzipien, Herstellung und Praxiseinsatz mikroelektromechanischer Sensorsysteme, Teubner Verlag, 2005 D. Imkamp et al., VDI Technologie Roadmap Ferti- gungsmesstechnik 2020, veröffentlicht zur Fachmesse CONTROL im Mai E. Schiessle, Industriesensorik Automation, Messtechnik, Mechatronik; Vogel Fachbuch Verlag, Würzburg (2010) Produktbeschreibungen der Firmen KUKA, Pilz, Micro-Epsilon, Balluff, etc. (Internet) 26