Im Rahmen des Forschungsprojekts „Instant Factory Maps“ will das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH die automatische Fabriklayout-Erfassung per Drohne testen.
Anstatt das Gelände und alle darin befindlichen Objekte händisch zu vermessen, erfassen die Flugroboter automatisiert sämtliche Maschinen, Lagerflächen und Wege einer Fabrik aus der Luft. Auf Grundlage dieser Informationen wird dann ein detaillierter Grundriss erstellt. Diese neue Methode soll die Layout-Erfassung deutlich beschleunigen. Statt in wochen- oder monatelanger Handarbeit soll automatisiert binnen weniger Stunden ein 3D-Modell der Fabrik erzeugt werden können. Vor allem kleine und mittlere Unternehmen, die ihre Produktion effizienter gestalten wollen, aber wenig Zeit und Geld investieren können, sollen profitieren. Das IPH , das seit fast 30 Jahren Fabriken plant und optimiert, will die neue Technologie aber auch selbst nutzen und seine Dienstleistung damit künftig günstiger anbieten.
Die Positionsbestimmung funktioniert bisher nur im Freien per GPS. Für Innenräume entwickelt das IPH eine neue Technologie. Foto: IPH (CC0)
Grundlage für die Vermessung mittels Drohnen sind 3D-Kameras oder Laserscanner, die an den Fluggeräten befestigt werden. Ist die Fabrikhalle erstmal erfasst, werden die Daten anschließend am Computer verarbeitet und analysiert. Dabei sollen Maschinen, Hochregale und Wege automatisch erkannt und eingezeichnet werden. Anhand dieser Daten soll schließlich ein dreidimensionales Modell entstehen, das etwa mit einem CAD-Programm direkt bearbeitet werden kann. Zuvor müssen die Forscher zwei Herausforderungen meistern. Zunächst muss die Drohne ihren Standort in geschlossenen Räumen jederzeit exakt bestimmen können.
Zur Orientierung könnte beispielsweise ein Funksender dienen, der mit der Drohne über WLAN verbunden ist. Bleibt dieser an einem festen Punkt in der Fabrik stehen, lässt sich die Position der Drohne aus dem Abstand und dem Winkel zum Sender berechnen. Denkbar wäre auch, die Bewegung der Drohne über Beschleunigungssensoren nachzuvollziehen und so zu berechnen, wie weit sie in welche Richtung geflogen ist. Eine dritte Möglichkeit wäre die Ortung über einen sogenannten SLaM-Algorithmus. SLaM steht für Simultaneous Localization and Mapping: Die Drohne filmt die Fabrikhalle, erstellt aus den Bildern eine Karte und erkennt auf dieser Karte ihre eigene Position. Ein Algorithmus muss die Bilder richtig interpretieren – also zuverlässig erkennen, was eine Maschine ist und wo sich beispielsweise ein Hochregal befindet. Bisher gibt es lediglich Algorithmen, die aus mehreren Einzelaufnahmen ein dreidimensionales Bild zusammensetzen – interpretieren können sie dieses Bild jedoch noch nicht. Das IPH will nun einen Algorithmus entwickeln, der aus Erfahrung lernt.
Um den Algorithmus anzulernen, ist das IPH auf der Suche nach produzierenden Unternehmen, die die Layout-Erfassung per Drohne ausprobieren wollen und bereit sind, die Ergebnisse zu prüfen und zu korrigieren. Auch Unternehmen, die Drohnen herstellen, mit Drohnen arbeiten oder sich mit Bildverarbeitung beschäftigen, können sich am Forschungsprojekt beteiligen.