Ziel des Projekts

Das Forschungsprojekt 5GROW verfolgt das Ziel, den neuen Telekommunikationsstandard 5G als Befähiger für KI-basierte Echtzeitregelungen in industriellen Anwendungen am Beispiel eines automatisierten Schweißprozesses zu erforschen. So soll 5G in diesem Vorhaben vordergründig dafür genutzt werden, um eine Echtzeitanpassung der Robotertrajektorie (d.h. Regelung der Schweißbahnparameter wie Geschwindigkeit, Bahnverlauf etc.) mittels Künstlicher Intelligenz (KI) und Bilderkennung sicherzustellen, wenn die zu verschweißenden Geometrien aufgrund von Maßabweichungen der Fügeteile schwanken. Dies ist insbesondere relevant, wenn Geometrieschwankungen von Fügeteilen in den Vorprozessen nicht zu vermeiden sind und diese zwar innerhalb der jeweiligen Toleranz liegen, aber durch Aneinanderreihung von Toleranzketten bei zufällig kombinierten Fügeteilen (bspw. bei Entnahme aus Lager) die ideale Schweißbahn mit bisheriger Steuerungs- und Regelungstechnik nicht gänzlich reproduzierbar ist.

Die wesentliche Innovation besteht damit in der Kombination der Zukunftstechnologien 5G und KI, um eine kabellose Echtzeitregelung von automatisierten, robotergeführten Prozessen zu ermöglichen. 5G wird damit zum Befähiger, die Effizienz automatisierter Prozesse sowie die Qualität der Produkte zu verbessern, da beispielsweise manuelle Prozesseingriffe oder Ausschuss reduziert werden.

Funktionskonzept

Rohteile werden losweise im Wareneingang 3D-gescannt. Die festgestellten geometrischen Abweichungen gegenüber den Sollgemetrien nach CAD werden von einer ersten KI-Stufe (Brainiac) ausgewertet und in eine initiale Trajektorieanpassung übersetzt. Die Anpassung wird als Korrekturparameter an die Maschinensteuerung gesendet. In einer zweiten KI-Stufe (Future Eye) wird der Schweißprozess inline in Echtzeit und individuell für jedes zu verschweißende Teil überwacht. Dazu trackt ein CCD-Sensor den Schweißspalt in einer kurzen Distanz vor dem Schweißbrenner. Die erzeugten Bilder werden über 5G an eine KI in der Cloud gesendet. Diese berechnet wiederum Korrekturen für die Bahntrajektorie sowie Schweißparameter, wenn Abweichungen gegenüber den Sollgeometrien festgestellt werden. Die Korrekturparameter werden über 5G an die Maschinensteuerung zurückgesendet und live im Prozess implementiert.