Montage No-Code KI-Inspektion für komplexe Produkte

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Gestalt Robotics hat mit Inspectsys eine neue KI-basierte Inspektion für komplexe Produkte in der Montage entwickelt. Das System soll Werker bei der Qualitätsprüfung unterstützen und zur Reduzierung von falsch oder fehlerhaft ausgelieferten Produkten führen.

Die manuelle Inspektion und Endabnahme in der Montage komplexer Produkte sind fehleranfällig, können bei einer Vielzahl von Variationen hochkomplex sein, und binden wertvolle Ressourcen. Vor allem vor dem Hintergrund des Fachkräftemangels ist die Beschäftigung von gut ausgebildeten Mitarbeitenden für visuelle Inspektionsaufgaben zunehmend kritisch zu sehen. Dies trifft neben der Automobil- und ihrer Zulieferindustrie auch verstärkt auf den Bereich der Luft- und Raumfahrt- sowie die Elektroindustrie zu. Konsequenzen aus der Auslieferung falscher oder fehlerhafter Produkte können nicht nur Unzufriedenheiten der Kunden und komplexe Nacharbeit sein, sondern mitunter auch ernsthafte Sicherheits- oder Geschäftsrisiken.

Herausforderung des industriellen KI-Dilemmas

Während KI-Algorithmen mittlerweile visuelle Prüfaufgaben mit höherer Performance als Menschen durchführen können, scheitert der industrielle Einsatz oft an mangelnder Datenverfügbarkeit, hohem Aufwand für die Datenakquise oder schlichtweg mangelnder Flexibilität. Spezielle Herausforderungen stellen Prüfaufgaben an komplexe oder variantenreiche Produkte. Die Vielzahl der Prüfmerkmale treibt in diesen Fällen den Aufwand für die Datenaufnahme. Zudem werden KI-Experten zum Training und zur Qualitätssicherung der KI-Modelle benötigt. Ändern sich Prüfmerkmale oder kommen neue Inspektionsobjekte hinzu, wiederholt sich der Aufwand. Von Anwenderseite besteht hingegen die Motivation an einer einfachen und flexiblen Nutzung und Anpassung automatisierter Inspektionssysteme, die auch direkt von Werkern auf dem Shopfloor durchgeführt werden kann.

Cobot und Few-Shot Learning als Schlüssel für die flexible Nutzung

Mit Inpectsys stellt Gestalt Robotics die automatisierte Inspektionslösung für Montage- und Konfigurationsprüfung vor, die den steigenden industriellen Anforderungen gerecht wird. Im Vergleich zur manuellen Sichtprüfung berichten Anwender über eine signifikante Reduzierung von falschen Auslieferungen und hochzufriedenen Kunden.

Entscheidender technologischer Schlüssel zur Lösung der technischen Herausforderungen sind ein intuitiver No-Code Ansatz für die Bedienung sowie effiziente KI-Modelle, welche sich mit wenigen Bildbeispielen trainieren lassen. Kernstück der Systemlösung ist ein kollaborativer Roboter (Cobot), welcher die Kamera für die Sichtprüfung führt und somit eine Prüfung nahezu beliebiger Objekte von mehreren Seiten und in kürzester Zeit ermöglicht.

Low-Code-Plattformen

Digitalisierungsprojekte schnell selbst umsetzen

Innerhalb von Minuten neue Prüfaufgaben anlernen

Neue Prüfaufgaben lassen sich von Werker durch haptische Führung des Roboters und Aufnahme weniger Beispiele für positive Prüfmerkmale (i.O.) und negative Prüfmerkmale (n.i.O.) innerhalb von Minuten anlernen, ohne eine Zeile Programmiercode schreiben zu müssen. Zudem ist das System sofort einsatzfähig, zeitraubende Trainingsprozesse auf Spezialhardware entfallen. Selbst komplexe Prüfpläne lassen sich somit in kurzer Zeit erstellen und in die Anwendung bringen. Somit ist Inspectsys im Handumdrehen betriebsbereit und hochadaptiv.

Sofort anwendungsbereite KI

Das effiziente Anlernen von Prüfaufgaben erfolgt über eine eigens entwickelte Few-Shot-Learning-Methode, welche darauf spezialisiert ist, Unterschiede in Bilddaten zu erkennen und messbar zu machen. Mithilfe von Few-Shot-Learning lassen sich neue Prüfaufgaben und -komponenten in wenigen Minuten und mit lediglich einer Handvoll Beispielbilder intuitiv direkt von Werkern anlernen. Die KI lässt sich somit mithilfe weniger Beispielbilder trainieren und ist sofort anwendungsbereit.

Die weiterführend enge Integration der Bildverarbeitung in eine flexible Steuerung des Cobots erfolgt über Gestalts Manipulator-Plattform, welche neben einer dynamischen Kollisionsvermeidung und Pfadoptimierung auch entsprechende Schnittstellen zur Anlagenintegration über OPC-UA oder MQTT sowie zu höheren Steuerungssystemen wie MES oder ERP bereitstellt. Derart lässt sich bspw. eine Liniensteuerung sowie eine Auftragsvorgabe aus ERP-Systemen nahtlos integrieren. Zudem können Prüfberichte und -statistiken automatisiert abgelegt und ausgewertet werden. Die Software-definierte Auslegung der Systemlösung ermöglich zudem je nach Anforderung der Prüfaufgaben oder Präferenz des Anwenders auf Kameras und Roboter unterschiedlicher Hersteller zu wechseln.

Lebensmittelindustrie

Sicher antreiben bei hohen Hygieneanforderungen

Software-definierte Mehrwerte

Neben der nahtlosen Integration in die Factory-IT sowie Anlagensteuerungen überzeugt die Modularität und Erweiterbarkeit von Inspectsys. In Ergänzung zur Kernfunktion der Konfigurationsprüfung sind zahlreiche Zusatzmodule verfügbar. Dazu gehören eine Anomalieerkennung, die die Produkte auf nicht explizit definierte Auffälligkeiten prüft, eine Text- und Seriennummernerkennung über OCR-Algorithmen sowie die Erkennung von Bar-, QR- und Datamatrix-Codes. Auch fortgeschrittene Analysen über die Zeit oder Batches bis hin zur Prädiktion von Qualitätsparametern sind möglich.

Einsatzgebiete in der Montage und Skalierung für Cloud und Edge

Primäres Einsatzgebiet von Inspectsys ist die End-of-Line-Inspektion, also die Prüfung von Produkten am Ende einer Montageline vor Auslieferung an den Kunden. Um Nacharbeit auf ein Minimum zu reduzieren, lässt sich die Systemlösung auch an definierten Qualitätsprüfpunkten innerhalb der Prozesskette der Montage integrieren. Fehler können somit am Ort der Entstehung erkannt und korrigiert werden. Auch eine Erweiterung der End-of-Line-Prüfung auf dedizierte Inline-Prüfpunkte zu einer präzisen Nachverfolgung von Qualitätsparametern sind möglich. Zur effizienten Skalierung der Software-Basis und zur Vermeidung von redundanter Hardware, lässt sich in diesen Szenarien die Nutzung von Factory-Cloud und Edge-Computing-Ressourcen durch vollständige Virtualisierung der Software realisieren.

In naher Zukunft wird es zusätzlich eine mobile Version von Inspectsys geben, welche von Werkern ortflexibel eingesetzt werden kann. Diese wird aktuell mit einem OEM-Anwendungspartner aus der Automobilindustrie entwickelt. Neben der Montage sollen mit der technischen Erweiterung dann auch weitere Fertigungsverfahren, wie beispielsweise das Schweißen, erschlossen werden.