Forschungsgruppe MiP
Forschungsprojekt

KI-ProLaser | KI-basierte Selbstkonfiguration und Prozessdatenbankgenerierung für das Laserschweißen

Innerhalb des Projekts KI-ProLaser wird ein echtzeitfähiges und selbstkonfigurierendes Lasersystem für die Serienfertigung samt erforderlicher Wissensdatenbank entwickelt. Grundlage hierfür sind die Fusion unterschiedlicher Prozessdatenquellen sowie deren intelligente Analyse durch geeignete KI-Methoden.

Koordinator: Enno Lang M. Sc.
Laufzeit: 01.03.2021 – 29.02.2024
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) | Themenfeld „Computer-Aided Photonics – Ganzheitliche Systemlösungen aus photonischen Verfahren und digitaler Informationsverarbeitung“
Webseite: www.photonikforschung.de

Ausgangssituation

Die Anforderungen an die produzierende Industrie unterliegen einer hohen Verfügbarkeit und der stetigen Effektivitäts- und Qualitätssteigerung von Produktionsanlagen. Hiermit einhergehen die Minimierung von Fehlteilproduktionen sowie die Reduktion von Einfahrprozessen. Ideen der Industrie 4.0 bieten hier erfolgsversprechende Ansätze, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Die Grundlage bildet die Verknüpfung von fortschrittlichen Produktionstechnologien mit Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), wodurch eine Offenlegung bislang unbekannter Zusammenhänge ermöglicht wird. Um einerseits die anfallenden Informationen aus hochdynamischen Prozessen zu erfassen und gleichzeitig eine Auswertung der Sensor- und Messdaten zu realisieren, gilt es, moderne IKT und neuartige Analysealgorithmen zu nutzen. Hier bieten Künstliche Intelligenz (KI)-Algorithmen eine Möglichkeit, die entstehenden Datenmengen handhabbar und transparent zu gestalten sowie in der Produktion zu nutzen. Dieses skizzierte Bild der Industrie 4.0 ist bisweilen im Umfeld von Bearbeitungslasern in Verbindung mit Bildgebungsverfahren und KI-Algorithmen weitestgehend unberührt geblieben. Hier setzt KI-ProLaser durch eine intelligente Datenanalyse sowie darauf aufbauende Selbstkonfiguration des Lasersystems, am Beispiel des Laserstrahlschweißens, an.

Zielsetzung und Vorgehensweise

Das übergeordnete Ziel von KI-ProLaser ist es, aufbauend auf Sensor- und Messdaten aus der Applikation Laserstrahlschweißen, Künstliche Intelligenz (KI)-Methoden zu verwenden, um das Gesamtlasersystem automatisiert zu konfigurieren. Hierdurch ergeben sich Produktivitätsverbesserungen durch eine erhöhte Prozesstransparenz, eine Steigerung der Prozessqualität und die Möglichkeit einer integrierten Qualitätssicherung. Innovativ ist dabei die Nutzung neuer Datenanalyseverfahren auf mehreren Ebenen. Zum einen wird die optische Kohärenztomografie (OCT) zur Vorverarbeitung von Bilddaten eingesetzt und für den Anwendungsfall evaluiert. Zum anderen werden Methoden der KI als integriertes selbstlernendes System ausgearbeitet, die eine Selbstkonfiguration des photonischen Systems und die Erstellung einer Wissensdatenbank für das Laserstrahlschweißen ermöglichen. Eine nutzenorientierte Datenauswahl und die Echtzeitfähigkeit des Gesamtsystems sowie das methodische und übertragbare Vorgehen sind zentrale Punkte der wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Innovation.

Die Ergebnisse werden auf differente Weise im Projektkonsortium verwertet. Hierzu zählen der Vertrieb von selbstkonfigurierenden Lasersystemen samt neuer zukunftssicherer Kommunikationstechnologien und Wissensdaten. In der Anwendung werden erhebliche Produktivitäts- und Qualitätssteigerungen durch den Einsatz der entwickelten Lösungen in der Serienproduktion erwartet. Ferner bildet die Entwicklung von Bildverarbeitungslösungen in integrierten Prüfsystemen die Basis für eine Markteinführung durch die Projektpartner. Analog hierzu ist die zu entwickelnde IKT-Infrastruktur für KI-Methoden zu sehen, diese stellt eine umfassende Anbindung eines technischen Systems in der Produktion in einer Plattformlösung zur Verfügung, welche zusammenführt und nutzerorientiert visualisiert werden. Diese Entwicklung kann zukünftig auf andere Bereiche des Maschinenbaus ausgeweitet werden und zu neuen Produkt- und Dienstleistungsangeboten führen. Das methodische Vorgehen, sowie die Entwicklungen in der echtzeitfähigen KI-Anwendung bildet eine Basis für weitere Forschung.

Danksagung

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Wir danken für die Möglichkeit, dieses Projekt bearbeiten zu dürfen.

Fördergeber

Konsortialpartner

Die Bearbeitung erfolgt in Kooperation mit der Laserline GmbH, der AUDI AG, der Automation W+R GmbH und der die.interaktiven GmbH & Co. KG.