Vision-Systeme : Industrial Vision auf dem Vormarsch

Auf Lehrlinge bei Greiner wartet schnell eine besondere Herausforderung. Sie müssen lernen, mit den komplexen Maschinen und Anlagen des Kunststoffspezialisten umzugehen, was vor allem auch einiges an räumlichem Vorstellungsvermögen verlangt.

Als die Oberösterreicher 2019 ihr Ausbildungszentrum „Next Generation“ eröffneten, etablierten sie – gemeinsam mit dem Digitalisierungsberater TietoEvry – ein damals in Österreich brandneues Werkzeug: die Mixed-Reality-Brille Microsoft HoloLens 2, mit der das virtuelle Erkunden der Maschinen möglich wurde. Zusätzlich werden den Auszubildenden ergänzende Inhalte wie Texte, Videos, 3D-Modelle oder Animationen projiziert.

Besucher der Stuttgarter LogiMat konnten schon vor einigen Jahren die ersten Augmented-Reality-Anwendungen im Industrie- und Logistik-Umfeld ausprobieren. Manche Aussteller vermittelten den Eindruck, Produktion, Logistik und Service seien ohne die Devices im Grunde bald nicht mehr denkbar. Ein Hype, der sich spürbar gelegt hat. Was in diesem Fall dem Thema eher zuträglich ist.

„Vor ein paar Jahren musste wirklich jeder eine entsprechende Anwendung zeigen“, sagt Helmut Krämer, „vieles diente allerdings eher dem Zweck, besonders innovativ zu wirken.“ Krämer ist Experte für XR bei TietoEvry in Wien; er war auch, bei der Mixed-Reality-Anwendung für die Hololens bei Greiner mit an Bord. In der frühen Phase erlebte er immer wieder Unternehmen, die sich entsprechende Devices zulegten – allerdings wenig darüber nachgedacht hatten, was man nun eigentlich damit anfangen sollte.

Am ehesten kristallisierten sich schon damals Wartung und Reparatur beziehungsweise Abnahme oder Aufbau von Maschinen als zentrales Anwendungsfeld für Mixed Reality heraus. Die Idee, nicht immer Techniker zu entsenden, sondern Mitarbeitern vor Ort die entsprechenden Arbeitsschritte per Device zu übermitteln, erhielt nicht zuletzt durch die Corona-Pandemie einen Schub, die etwa das Reisen ins Ausland meist unmöglich macht.

Dass die Technologie dennoch nur langsam Fahrt aufnahm, hat in Helmut Krämers Augen mehrere Ursachen. Zum einen kehrte wohl eine gewisse Ernüchterung ein, da die spannenden Anwendungen lange Zeit tatsächlich spärlich blieben. „Ich denke, dass viele Firmen noch immer nicht erkennen, wie viele Use Cases man hier noch herausholen kann“, sagt Krämer. Der allerdings auch beobachtet, dass immer mehr Unternehmen, die den Schritt gewagt haben, nun tatsächlich weiterdenken und immer neue Anwendungen finden.

Education-Anwendungen etwa, deren spielerische Aspekte vor allem für junge Zielgruppen attraktiv sind. „Die sind das gewöhnt und erwarten es im Grunde“, meint Krämer, „daher glaube ich, dass Unternehmen derartiges den Jungen bald werden anbieten müssen.“ Virtuelle Leitsysteme, Fernwartung, die Übertragung von Dokumentationen und Updates – die potenziellen Use Cases sind zahlreich. Entscheidend, meint Krämer, sei in jedem Fall, die Technologie dort einzusetzen, wo sie Mehrwert bringt: „Das ist kein Allheilmittel, sondern ein Visualisierungs-Layer ‚on top‘. Manchmal reichen das Handy oder der Laptop eben auch aus.“

Anwendungen sind aber auch weit abseits der Industrie denkbar. Ein Museum etwa, das virtuelle Ausstellungen kuratiert, könnte nicht nur in der jungen Zielgruppe punkten – es könnte sogar mehrere Ausstellungen gleichzeitig in denselben Räumen anbieten.

Ein Hindernis war wohl auch der Tragekomfort. Die frühen Modelle waren meist unbequem zu tragen und zudem technisch nicht mit den heutigen vergleichbar. Beides hat sich stark verbessert. Hinzu kommen Entwicklungen etwa im Hand Tracking und im Eye Tracking. Virtuelle Knöpfe zu drücken – sogar Klavier zu spielen –, ist mit der HoloLens 2 kein Problem, und das elaborierte Eye Tracking ermöglicht das Lesen von virtuellen Texten mit automatischem Scrollen.

Im technischen Bereich erwartet Helmut Krämer noch einiges. „Eine große Herausforderung ist nach wie vor, dass es sich letztlich um Low-Performance-Devices handelt, komplexe Visualisierungen sind da trickreicher.“ Ein kommender Schritt sollte also sein, dass die Rechenleistung nicht mehr in der Device selbst erbracht wird, sondern in einem Rechenzentrum.

„Wenn die Applikation auf dem Device nur noch gestreamt wird, dann wird es möglich, wirklich hochkomplexe Dinge anzuzeigen.“ Spannend dürfte auch das Thema Sensorik werden. Wenn das Drücken eines virtuellen Knopfs haptisches Feedback auslöst, erreicht auch die Immersion ein neues Level.

Der nächste Boost könnte aus dem Consumer-Bereich kommen. Prognosen gehen davon aus, dass sich der weltweite Umsatz mit VR-Brillen bis 2023 fast verdoppeln könnte.

Auch die Ankündigung von Apple, in näherer Zukunft eine eigene AR-Brille auf den Markt zu bringen, dürfte – abhängig von der Preisgestaltung – das Thema auf Seite der Endkunden wieder mit Leben erfüllen. „Wenn das wirklich einschlägt“, meint Helmut Krämer, „dann werden die Menschen die Technologie auch vermehrt am Arbeitsplatz einsetzen wollen.“

Im allgemeinen Sprachgebrauch werden VR, AR, MR und XR recht freihändig verwendet – was die Kommunikation nicht immer erleichtert. Ein kleines Glossar.

Virtual Reality (VR) bezeichnet eine in Echtzeit computergenerierte Umgebung, die zumindest Bild, meist auch Ton beinhaltet. Normalerweise gibt es auch die Möglichkeit der Interaktion.

Augmented Reality (AR) bezeichnet die Erweiterung der Wahrnehmung der realen Welt um computergenerierte virtuelle Anteile. Diese sind meist visuell, können aber im Grunde alle Sinne adressieren.

Mixed Reality (MR) vereint Elemente von VR und AR. Reale und virtuelle Elemente werden in Echtzeit kombiniert, Interaktion mit dem Nutzer ist möglich.

Extended Reality (XR) setzt sich derzeit als Oberbegriff für jede Form virtueller und erweiterter Realität beziehungsweise deren Mischformen durch.

KI und Industrial Vision erleichtern die Qualitätskontrolle von Altpapierballen.

Papierfabriken verarbeiten Tonnen von Altpapier in Form von Altpapierballen zu neuen Produkten. Dafür ist die fehlerfreie Zuordenbar- und Wiedererkennbarkeit von Papierballen erforderlich, da die Einteilung in unterschiedliche Qualitätsstufen von hoher Bedeutung für neue Endprodukte ist.

In der Vergangenheit war eine eindeutige, fehlerfreie Zuordenbarkeit der Altpapierballen nur schwer möglich, weshalb eine innovative Alternative gesucht wurde.

Industrial Vision bietet hier eine Lösung: Nach ihrer Ankunft werden die Altpapierballen automatisch aus verschiedenen Winkeln fotografiert und zusammen mit den Qualitätsinformationen der Ballen in einer Datenbank gespeichert. Ein Algorithmus von TietoEvry verwendet die gespeicherten Datenbankbilder und ermittelt Features aus den Bildern, die robust gegenüber verschiedenen Beleuchtungen, Winkeln, Farben, Skalierungen oder Drehungen sind.

Eine eindeutige Zuordenbarkeit von Altpapierballen ist durch diese Lösung, die sich künstlicher Intelligenz bedient, möglich.

Die Qualitätskontrolle von Baumstämmen muss dank moderner Technik nicht mehr manuell erfolgen.

Unternehmen in der Forstwirtschaft müssen in Sägewerken regelmäßige Qualitätsbewertungen von Rohmaterial in Form von Baumstämmen durchführen. Dabei ist es essenziell, dass ein hoher Standard über lange Zeit beibehalten wird. Die manuelle Qualitätsbewertung von Baumstämmen durch Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ist mit Schwierigkeiten verbunden, die beispielsweise durch Zeitdruck entstehen.

Die Bewertung kann deshalb nicht zu jedem Zeitpunkt in gänzlich gleichbleibendem Ausmaß erfolgen. Auch die subjektive Klassifizierung von Mitarbeitenden spielt hierbei eine Rolle.

Gemeinsam mit einem österreichischen Sägewerk hat TietoEvry eine Lösung auf Basis von Machine Learning und Computer Vision erarbeitet. Baumstämme können nun bereits während der Verarbeitung mittels Bilderkennung über eine Kamera automatisch in die verschiedenen Qualitätskategorien eingestuft werden. Neben der Entlastung des Personals kann somit eine konstantere und transparentere Qualitätsbewertung von Baumstämmen erfolgen.