Sehen für die Automation & Verteilte Steuerungsintelligenz

Transkript

1 Sehen für die Automation & Verteilte Steuerungsintelligenz Markus Vincze, Alois Zoitl Automatisierungs- und Regelungstechnik Institut Technische Universität Wien

2 Herausforderungen der Industrie Kostendruck: Low-Cost Anbieter werden besser Geringe Stückzahlen, Variantenvielfalt, Life-Cycle-Drop Wettbewerbsfähigkeit? Differenzierungspotential? Zeit: Der Schnellste siegt! Kurzfristige Erfolgsmaximierung Flexibilität Robuste Systeme Schnelle Reaktion Automation Anwender 2

3 Verteilte Steuerungsintelligenz Ursprung in der Bionik Schwärme und staatenbildende Insekten lokale Regeln globales Verhalten Einzelne Mitglieder bestehen wieder aus Teilen... From E.O. Wilson, The Insect Societies, Harvard University Press,

4 Verteilte Steuerungsintelligenz Notwendige Technologien Verteilte Steuerungsarchitekturen Echtzeitfähig Online rekonfigurierbar Basierend auf Norm für verteilte Systeme IEC Wissensbasierte Agile Systeme Kooperierende Autonome Einheiten Erweiterung mit Wissen um ihre Aufgabe und Nachbarn 4

5 Neue Middleware für in Echtzeit rekonfigurierbare Komponenten (1/2) µcrons: Micro-Holons for Next Generation Distributed Automation and Control Systems Middleware für in Echtzeit rekonfigurier- und verteilbare mechatronische Komponenten Middleware abstrahiert HW (Hardware) ermöglicht Programmierung unabhängig von der Plattform 5

6 Neue Middleware für in Echtzeit rekonfigurierbare Komponenten (2/2) freely programmable middleware application 1 application 2 application 3 SW SW field bus controller field bus middleware middleware field bus controller currently available electrics / electronics wiring electric / electronics mechanics mechanics µcron cylinder micropositioning fuel cell possible µcrons 6

7 Hochlauf- und Veränderungs- Prozeduren (1/2) εcedac: Evolution Control Environment for Distributed Automation Components Software-Rekonfiguration durch Evolution Neues Produkt Steuerungsprogramm automatische Adaption unter Weiterproduktion der alten Produkte 7

8 Hochlauf- und Veränderungs- Prozeduren (2/2) n Produkte n+1 Produkte 8

9 Verteilte Steuerungsintelligenz Selbstadaptive Systeme Intelligente Rekonfiguration in wissensbasierten Automatisierungssystemen Kombination von Software- Agenten mit Wissensbasis im erweiterten Testbed 9

10 Sehen für die Automation & Verteilte Steuerungsintelligenz Markus Vincze, Alois Zoitl Automatisierungs- und Regelungstechnik Institut Technische Universität Wien

11 Sehen für die Automation James, bitte hol mir mein Häferl Automation & Robotik Machinen & kognitives Sehen Mensch-Maschine Interaktion 11

12 Forschungsschwerpunkte Sehen mit Kameras Sehen mit Laser Monokular oder Stereo- Bildverarbeitung Merkmalserkennung: Linien, Eckpunkte, Ellipsen, Flächen Roboter im Büro und zu Hause Erkennen von Gesten, Kollisionsvermeidung 12

13 RobVision EU Projekt , 2 Firmen, 3 Uni s 3D (6 DoF) Objektverfolgung Modell: Linien, Ellipsen Bestimmung der Pose Robust: Integration von Modell- und Bildhinweisen Echtzeit, 25 Hz 13

14 ActIPret EU IST Projekt , 5 Uni s Interpretation von Aktivitäten Gesten-basierte Schnittstelle Bedienung von Geräten Hand Objekt Aktivitäten Erkennung von Strukturen 14

15 MOVEMENT EU IST Projekt , 2 Firmen, 6 Uni s Navigation als Service Sichere Fahrt im Büro und zu Hause Erkennung von Tischen und Stühlen 15

16 Sehen für die Automation Sehen mit Kamera Monokular oder Stereo- Bildverarbeitung Merkmalserkennung: Linien, Eckpunkte, Ellipsen, Flächen Sehen mit Laser Lichtschnittverfahren, Laser Merkmalserkennung: Flächen, Linien, allgemeine Quader Roboter im Büro und zu Hause Erkennen von Gesten, Kollisionsvermeidung Griff in die Kiste Ziel: Losgröße eins 16

17 FlexPaint EU Project, 6 Firmen, 2 Uni s Lackieren in Losgröße 1 Kundenorientierte Produktion von Teilen Viele Varianten, Losgröße eins (1) Automatische Roboterprogrammierung 17

18 FlexPaint Ansatz Lichtschnittmethode ausführbares Programm prozessorientierte Merkmalserkennung kollisionsfreie Roboterbahnen Prozessorientierter Bahnplanung Werkzeug 18

19 Prozess-orientierter Ansatz Umsetzen der Anforderungen Kein Modell 3D Messdaten Geometriemerkmal Lackiervorgang 3 Merkmalsklassen Verallgemeinerung: Merkmal Vorgang Z.B.,Bohrlochprüfung Loch Lagebestimmung 19

20 FlexPaint Gefundene Merkmalsklassen Vertiefungen, rot Rippen, gelb Freiform, grün 20

21 FlexPaint Ergebnisse Ansatz mit Lichtschnittverfahren Unbekannte Teile, konvex oder L-förmig Bibliothek von Merkmalen und Lackierprozessen Bei ABB für vier Teilefamilien getestet (SNF, Rossi, Fini, Fico) PAINT 2005 Industrielle Umsetzung: Atensor GmbH, Steyr 21

22 FibreScope EU CRAFT Projekt, 5 Firmen, 2 Uni s Automatische Lokalisierung von Bohrlöchern Lokalisierung des Lochs: +/- 0.3mm, 0.5 Automatica

23 REDUX BMWF(Deutschland)/FFG Förderung REDUX - Durchgängige Prozesskette CAD bis Bauteil Automatisches Vernähen von Kohlefasergelegen On-line Korrektur der Bahn des Roboter mittels Sensor 23

24 REDUX - 10 Firmen, 3 Uni s Nahtverfolgung Lasersensor 3D Profildaten 25 Profile/sec. Detektion Kante und Kantenrichtung Roboter folgt Naht Erkennen Nahtende 24

25 Technologieberatung Sehen mit Laser Termin: 28. September 2006, halber Tag Technische Grundlagen Bisherige Anwendungen und Demo im Labor Anbindung an den Roboter oder Fertigung Sinnvolle Projektvolumina für Projekte Ausgiebige Fragestunde 25

26 Sehen für die Automation Zusammenfassung 2D: robuste Erkennung und Verfolgung von Objekten 3D: Klassen von Merkmalen Räumlich-zeitliche Objektrelationen Integration Sehen und Roboter 26

27 Danke Sehen für die Automation Verteilte Steuerungsintelligenz 27