Sa., 04.03.2017

Pionierarbeit im Münsterland Der "sehende" Roboter ist die Zukunft des Schweißens

Die Zukunft des Schweißens: Der „sehende“ Roboter kann viele Varianten erkennen und ohne zusätzlichen Programmieraufwand schweißen.

Die Zukunft des Schweißens: Der „sehende“ Roboter kann viele Varianten erkennen und ohne zusätzlichen Programmieraufwand schweißen. Foto: Foto: CLK

Altenberge - 

Nachdem die Ingenieurselite im Hightech-Entwicklungslabor von CLK Hand an ihn gelegt hat, kann der Roboter nicht nur sehen, sondern auch denken. Zumindest menschenautonom seine eigenen Entscheidungen treffen und sich Hilfe holen, wenn ihm was auf die Linse der 3D-Kamera spritzt. Blut zum Beispiel oder ein Stückchen Hühnerkralle. Passiert ab und zu, bei einer Million Stück geschlachtetem Geflügel, deren Fleischqualität täglich in deutschen Schlachthöfen mit berührungslosen automatischen Bildverarbeitungssystemen der Altenberger Firma CLK geprüft wird. 

Von Maike Harhues

Wenn die Kamera verdreckt ist, schickt der Roboter eine E-Mail an einen bestimmten Mitarbeiter, der für die Reinigung der Linsen zuständig ist, und wenn die Lichtqualität schlecht ist, bittet der Roboter den Elektriker via E-Mail, eine Birne auszutauschen. So erläutert Dr. Carsten Cruse die Cleverness der technologischen Kombination von individueller Bildverarbeitung mit flexibler Robotik.

Denken sei das noch nicht, schränkt der Physiker ein: „Allerdings wählt der Roboter selbst aus vielen Simulationsmodellen logisch zwischen richtig und falsch.“ Der Rechner mache Vorschläge, und der Mensch müsse sie prüfen – die Maschine sei ein Mitarbeiter. Künstliche Intelligenz und Bionik – das Übertragen eines natürlichen Vorgangs in einen technischen Prozess –, das seien seine persönlichen Steckenpferde, gesteht der Geschäftsführer und Gesellschafter der 2015 von Münster in den Kreis Steinfurt umgesiedelten Firma.

Selbstlernende Steuerungstechnik

„Bei einem neuen Entwicklungsprozess füttern wir den Computer mit Unmengen von Daten, er formalisiert das Fachwissen, filtert dieses und nimmt uns sehr viel Tüftelarbeit ab – die gezogenen logischen Schlüsse entstehen schon aus einer Art von automatisierter Intelligenz im Rechner“, betont Cruse.

Das Thema „Selbstlernende Steuerungstechnik“ hat die Wirtschaftsförderung des Kreises Borken auf ihre Fahnen geschrieben. Und für das Automatisierungs- und Robotik-Center mit Sitz in Ahaus wurde eine Projektleiterin gefunden, die als Ingenieurin für Verfahrenstechnik vom Fach ist. „Der Künstlichen Intelligenz gehen ein besonders intelligentes Programmieren und die spezielle Kombination von Bildverarbeitung und Robotertechnik voraus“, resümiert Evelyn Decker von der WFG Borken.

Vermessen, erkennen, lokalisieren nach ganz individuellen Anforderungen bilden die Kernkompetenzen des Unternehmens CLK – und stellen damit auch besonders für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) als Kunden eine Chance für Automation in den Betriebsabläufen dar.

Zukunft des Schweißens

Eingebunden in das Netzwerk „Robotik für KMU“ des ARC hat CLK nicht nur neun Firmenpartner aus Maschinenbau, Metallverarbeitung und Elektro- und Sicherheitstechnik aus dem Kreis Borken an seiner Seite, sondern auch die Experten der Westfälischen Hochschule vom Standort Bocholt und der Fachhochschule Münster.

Doch Decker intensiviert nicht nur die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern und Unternehmen der Region. Die Wirtschaftsfördererin des Kreises Borken ist im ARC unter anderem Schnittstelle für Projektplanung mit Wissenschaftlern aus ganz Deutschland und Firmen des westlichen Münsterlandes. Unter anderem sind Universitäten von München bis Bremen über die Homepage des ARC auf die Innovationskraft der zehn Netzwerk-Unternehmen aufmerksam geworden.

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„Entwicklungs- und Forschungsprojekte mit KMU und Wissenschaftlern werden vom Bundesministerium für Wirtschaft nicht unerheblich gefördert und Universitäten aus ganz Deutschland möchten auf unsere eingespielte Zusammenarbeit zwischen Unternehmen und den hiesigen Hochschulen aufbauen. Unsere Netzwerker haben da keinerlei Berührungsängste“, erläutert Decker. Deshalb war es für die Projektleiterin auch ein Leichtes, das Institut für Steuerungstechnik und Werkzeugmaschinen (ISW) der Uni Stuttgart mit der Fachhochschule Münster und der Firma CLK zur Zukunft des Schweißens zusammenzubringen.

Netzwerk Robotik für KMU

Das Automatisierungs- und Robotik-Center (ARC) hat das Netzwerk gegründet, um eine Robotertechnik zu entwickeln, die in der Anwendung für kleine und mittlere Unternehmen technisch möglich und wirtschaftlich ist. Netzwerker sind die Wirtschaftsförderungsgesellschaft (WFG) für den Kreis Borken, die Westfälische Hochschule am Standort Bocholt, die Fachhochschule Münster und zehn Unternehmen des westlichen Münsterlandes: CLK in Altenberge; Grunewald in Bocholt; Haake Technik in Vreden; Horstmann Maschinenbau in Heek; Innotronic Elektronische Systeme in Gronau-Epe; Lanfer Automation in Borken-Weseke; Pieron in Bocholt; die Firma Alfred Reimer in Gronau; Holztechnik Schmeing in Ahaus; Wilhelm Severt Maschinenbau in Vreden.

Blüten zählen am Obstbaum

Und die drei Protagonisten hat die Wirtschaftsfördererin nicht nur ermutigt, sondern tatkräftig bei einem Projektantrag an das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundeswirtschaftsministeriums unterstützt, der heute beschieden wird: Die Schweißroboter der Zukunft verrichten ihren Dienst nämlich nicht nur vollautomatisch und kameragesteuert, sondern individuell von Objekt zu Objekt variabel und liefern deshalb eine Automatisierungschance für KMU und kleine Losgrößen.

Sprich, der Roboter wird nicht programmiert und fest installiert, um die nächsten drei Jahre immer die gleichen Teile in der gleichen Größe zusammenzuschweißen, wie dies beispielsweise in der Autoindustrie der Fall ist. „Die Bildverarbeitung macht den Roboter zu einem sehenden Produktionsmittel. Damit ist es möglich, Roboterprozesse zu automatisieren, ohne die Bauteile exakt positionieren oder fixieren zu müssen“, beschreibt Cruse.

Kamera am Obstplantagenschlepper

Darüber hinaus meistert das CLK-Team besondere Herausforderungen in Sachen Bionik: Monatelang haben die Altenberger Ingenieure Metzgern – wenn auch per Video – beim Fleischschneiden über die Schulter geschaut, bis ein kameragesteuerter Roboter am Fließband die Klinge so führen konnte, dass das Bildverarbeitungssystem für jedes Fleischstück anhand der 3D-Scannung und Farberkennung individuell die Schnittlinienführung berechnet und exakt das Fett vom mageren Fleisch trennt.

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„Der Künstlichen Intelligenz gehen ein besonders intelligentes Programmieren und die spezielle Kombination von Bildverarbeitung und Robotertechnik voraus“

Evelyn Decker

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Auch wenn die Qualitätskontrollsysteme von CLK in sämtlichen – außer einem einzigen – deutschen Geflügelschlachthöfen installiert sind und durch die Netzwerk-Projektleiterin erste Kontakte in die Fischindustrie geknüpft werden konnten – nicht alle Projekte des „hidden champion“ erweisen sich als derart blutig: Kurz vor der Markteinführung steht beispielsweise eine auf dem kleinen Obstplantagenschlepper installierte Kameratechnik zum blitzschnellen Zählen der Apfelblüten.

Schneidegeräte wirtschaftlich optimal anpassen

Von Baum zu Baum stellt sich das System spezifisch ein, erhöht oder verringert die Geschwindigkeit des Schlegels und dünnt automatisch nur so viele Blüten aus wie nötig – mal 200 und mal 400. 100 Blüten pro Plantagenbäumchen gelten optimal für normgroß gewachsene Äpfel bei der Ernte.

Mit etwa zwei Dritteln seiner unternehmerischen Kraft und seinem 15-köpfigen Team stellt sich der 52-Jährige den Herausforderungen der zunehmenden Automatisierung in der Kernbranche des Münsterlandes – der Lebensmittelproduktion: Bei der Spinat-Ernte fährt das CLK-System auf der Erntemaschine mit, misst in Sekundenbruchteilen die Stiellänge während des Schnitts und gibt dem Fahrer die Möglichkeit, die Schneidegeräte wirtschaftlich optimal anzupassen.

All sein Wissen um die individuelle Automatisierung gibt Cruse nicht nur weiter, indem er Bachelor- und Masterarbeiten seiner Mitarbeiter betreut. Seit drei Jahren ist der Firmenchef zugleich als Dozent an der Westfälischen Hochschule in Bocholt tätig. Dadurch profitieren Studierende von seinem reichen technologischen Fundus. Und bei der Praxisarbeit dürfen die Studenten regelmäßig die Luft des realen Wirtschaftslebens in den Firmenräumlichkeiten in Altenberge schnuppern.

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