KMU-innovativ Magnetfeld-unterstützte Objekt- und Bewegungserkennung zur Steigerung von Effizienz und Sicherheit in industriellen Produktionsprozessen durch 3-Dimensionale isotrope Kugel-Felder (MagnOtrop)

Problemstellung
Durch die Verwendung von Technologien der Mensch-Maschine-Kollaboration (MMK) bzw. die Vereinigung der Vorteile von Mensch (Intuition, Flexibilität, Entscheiden und Urteilen) und Maschine (schnelle, kraftvolle, ausdauernde und reproduzierbare Bewegungen) ergeben sich erhebliche ökonomische und gesellschaftliche Nutzenpotenziale. Ein Grund für den in Deutschland bislang noch nicht weit verbreiteten Praxiseinsatz von MMK-Technologien sind die vorherrschenden sehr strengen Regularien zur Arbeitssicherheit. Verfügbare technische Lösungen, wie z. B. optische Sensorsysteme, sind bisher aufgrund ihrer hohen Anschaffungs- und Implementierungskosten zumeist nicht wirtschaftlich einsetzbar.

Ziel
Ziel des KMU-innovativ-Projektes MagnOtrop ist die Entwicklung einer neuartigen elektromagnetischen 3D-Bewegungserkennung für die bislang noch nicht erschlossene Anwendung im industriellen Umfeld. Damit können eine sichere Bewegungserkennung und die Umsetzung des MMK-Schutzprinzips sowie des überwachten Halts der Maschine erreicht und die Anforderungen des Arbeitsschutzes und der Arbeitsergonomie erfüllt werden.

Vorgehensweise
Zur Erreichung dieser Zielstellung ist die Integration von Künstlicher Intelligenz (KI) in Form des Maschinellen Lernens geplant. Hierdurch wird der Einsatz des neuartigen Sensorsystems, welches eine 3D-Sende- und Empängerantenne umfasst, ermöglicht. Dies funktioniert mithilfe des sukzessiven Anlernens zu erarbeitender Korrekturalgorithmen erstmalig auch unter dem störenden Einfluss metallischer Objekte im Rahmen von Produktionsprozessen. Die Sendeantenne wird hierzu an der zu überwachenden Maschine appliziert und bildet um diese ein kugelförmiges elektromagnetisches Feld. In diesem werden die Bewegungen der Empfängerantenne, die in die Arbeitskleidung der zu sichernden Mitarbeiter integriert ist, millimetergenau erkannt. Auf diese Weise kann die sichere Detektion von Produktionsmitarbeitern in definierten Gefahrenbereichen im Vergleich zu bestehenden Sensorsystemen deutlich effizienter, robuster und kostengünstiger erfolgen.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Im Zuge der Ergebnisverwertung steht die Sicherstellung einer einfachen Adaptier- und Skalierbarkeit des herzustellenden Sensorsystems auf sämtliche für die Überwachung mittels dynamischer Schutzzonen relevante Produktionsmaschinen im Fokus. Die erzielten Projektergebnisse werden den entsprechenden Anwendergruppen aus dem Bereich der industriellen Fertigung sowohl während als auch nach Abschluss des Forschungsvorhabens durch gezielte Transfermaßnahmen zugänglich gemacht. Damit kann die 3D-Bewegungserkennung in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen in der Produktion und Montage eingesetzt werden.

• plastec Kunststofftechnikum Oberberg GmbH
• SCEMTEC Sensor Technology GmbH
• Technische Hochschule Köln