Prof. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer

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Veröffentlichungen

Das Erfassen von Drehmomenten durch Sensoren, sowie das Erzeugen von Drehmomenten, stellt eine wichtige Basis für viele Industriezweige dar. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurde ein optisches, berührungsloses Messverfahren zur absoluten Drehwinkel- und Drehmomentmessung entwickelt. Zum Vergleich mit dem aktuellen Stand der Technik wurde ein Versuchsstand aufgebaut und mit einem Referenzdrehmomentsensor verglichen. Die Ergebnisse dieser Validierung werden in diesem Paper vorgestellt.

Drehmoment, Drehwinkel, Optisch, Validierung

Um durch den Einsatz Fahrerloser Transportsysteme (FTS) die Effizienz des Gesamtbetriebs steigern zu können, muss die Verfügbarkeit des FTS entsprechend hoch sein. Störungen sind zu vermeiden; treten sie dennoch auf, spielt ein erfolgreiches Störungsmanagement eine zentrale Rolle. Vor allem bei produzierenden Unternehmen können erhebliche wirtschaftliche Schäden auftreten, wenn Material nicht rechtzeitig an der richtigen Station angeliefert wird. Verzögerungen können die Termintreue gefährden. Zur Unterstützung der Betreiber und Hersteller von FTS soll deshalb im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojekts eine Lösung für die Praxis entwickelt werden. Entstehen soll u. a. ein Softwaredemonstrator, der gezielt Handlungsanweisungen zur Störungsbehebung gibt, die automatisiert oder teilautomatisiert realisiert werden.

FTF, Expertensystem, Fahrerlose Transportfahrzeuge, Case-based Reasoning, CBR

Ein kombiniertes Messverfahren zur optischen Bestimmung des absoluten Drehwinkels und Drehmoments wurde erfolgreich umgesetzt. Sowohl absolute Codierungen des Winkels als auch dazugehörige Produktionstechnologien für die Herstellung geeigneter Markierungen auf der Welle wurden untersucht und erfolgreich umgesetzt.

Der absolute Drehwinkel konnte mit einer Auflösung von etwa 0,001° bei einer Genauigkeit von besser als 0,2° (entspricht 0,05 % v. E.) erfasst werden. Das Drehmoment wurde mit einer Genauigkeit von etwa 3 % v. E. bestimmt.

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist erreicht worden.

Schlussbericht

optisches Messverfahren, Drehmoment, absoluter Drehwinkel

Dieser Beitrag beschreibt eine Methode zur automatisierten Erstellung von Wegenetzen für Fahrerlose Transportsysteme. Zurzeit erfolgt die Erstellung von Wegenetzen hauptsächlich manuell. Dies führt zu einer langen und arbeitsintensiven Planungsphase. Die vorgeschlagene Methode in diesem Paper verbindet die Vorteile mathematischer Wegfindung mit den Vorteilen der menschlichen Planung. Das menschliche Expertenwissen wird hierzu in einem Fuzzy Inferenz System gespeichert. Die Ergebnisse des Expertensystems werden sowohl mit dem A* Algorithmus, als auch mit manuell erstellen Wegenetzen unter realen Bedingungen verglichen. In beiden Fällen liefert das entwickelte Expertensystem bessere Ergebnisse.

Fuzzy Logik, Expertensystem, FTF, Wegenetz

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind aus modernen Produktionsanlagen kaum mehr wegzudenken. Sie sind in der Lage, automatisiert Teile des Materialflusses zu übernehmen. Durch Fortschritte im Bereich des Lasthandlings, des Fahrverhaltens der fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTF) und der generellen gesteigerten Automatisierung innerhalb von Produktionsanlagen, steigt auch die mögliche Einsatzfläche für FTF. Die Auslegung des Wegenetzes für Fahrerlose Transportsysteme (FTS) ist ein zeitaufwändiger Prozess, der zurzeit größtenteils manuell vollzogen wird. Durch den zunehmenden Komplexitätsgrad der FTS wird eine manuelle Planung des Wegenetzes immer schwieriger und herausfordernder. Im Zuge des Forschungsprojektes „Automatisierte Auslegung des Wegenetzes für fahrerlose Transportsysteme“ (IG 18007) wurde ein Softwaredemonstrator entwickelt, der es ermöglicht, automatisiert Wegenetze für FTS zu erstellen. Der Softwaredemonstrator wurde auf realen Referenzszenarien verwendet und es konnte gezeigt werden, dass die automatisiert erstellten Wegenetze genauso belastungsfähig sind wie manuell erstellte und in manchen Fällen sogar effizienter.

Fuzzy Logik, Expertensystem, FTF, Wegenetz

In diesem Paper wird die Bildverarbeitung einer binären Einspurcodierung für die Bestimmung des Drehmoments präsentiert. Das Ziel der wissenschaftlichen Untersuchung ist die Bestimmung des absoluten Drehwinkels eines Zylinders und dem anliegenden Drehmoment. Für die Bildaufnahme werden zwei unabhängige Module genutzt, welche jeweils erlauben, die absolute Drehposition und Drehzahl zu erfassen. Bei gleichzeitiger Nutzung beider, kann das Drehmoment bestimmt werden. Markierungen werden mit einem Laserverfahren aufgebracht, um auch eine spätere Umsetzung zu ermöglichen. Der gewählte technologische Ansatz ist das sog. Winkeldifferenzverfahren. Das Konzept der Bildverarbeitung als auch erste Ergebnisse zur Drehmomentmessung aus der zweifachen absoluten Winkelpositionserfassung werden präsentiert.

Bildverarbeitung, Einspurcodierung, Drehmoment

8D-Reports werden für die Analyse und Behebung von Fehlern verwendet, die im Produktionsprozess auftreten. Allerdings ist die Qualität dieser Berichte oft unzureichend und führt zu längeren Verarbeitungszeiten und Fehlern. Durch Zeit- und Kapazitätsbeschränkungen werden 8D-Reports einer ungenügenden internen Qualitätsprüfung unterzogen. In diesem Paper beschreiben wir Probleme mit fehlerhaften 8D-Reports und präsentieren darauf aufbauend ein System, das eine automatisierte Qualitätsprüfung von 8D-Reports ermöglicht. Dieser Beitrag konzentriert sich auf den Aufbau des entwickelten Systems und wie es die Qualität von 8D-Reports innerhalb der Reklamationsbearbeitung verbessert.

Reklamation, Qualitätssystem, Qualitätsmanagement, 8D-Methode, 8D-Report

Für die genaue Steuerung eines automatisierten Systems sowie die Überwachung hinsichtlich seiner Leistung ist die Kenntnis über das Drehmoment und die Drehzahl eine wesentliche Voraussetzung. Darüber hinaus bietet die Speicherung dieser beiden Messgrößen über die Lebensdauer des Systems die Möglichkeit zur langfristigen Zustandsüberwachung. Aktuelle Verfahren zum Messen des absoluten Drehwinkels und Drehmoments haben den Nachteil, dass diese meist ungenau, indirekt und für die Massenproduktion ungeeignet sind. In diesem Artikel wird ein kombiniertes berührungsloses Messverfahren vorgestellt, das auf dem Winkeldifferenzverfahren basiert. Ziel ist die Entwicklung eines kombinierten optischen Messsystems zur Bestimmung des Drehwinkels und des Drehmoments einer Welle und der dazugehörigen Produktionstechnologie für die Aufbringung der Markierung. Das Messverfahren nutzt zwei unabhängige Module, die sowohl getrennt die Winkel- und Drehzahlmessung, als auch zusammengesetzt die Drehmomentmessung erlauben. Zur einfacheren Integration des Systems in eine Anwendung wird auf Codierscheiben und zusätzliche Torsionswellen und Anbauteile verzichtet. Stattdessen werden die Markierungen der Maßverkörperung durch ein Laserverfahren direkt auf die Oberfläche der Welle aufgebracht. Der gewählte technologische Lösungsansatz basiert auf einem berührungslosen und winkelmessenden Verfahren. Das Konzept sowie erste Forschungsergebnisse werden dargestellt.

Absolutdrehwinkelgeber, Winkeldifferenz, kontalktlose kombinierte Messung, Sensor, Drehmoment

Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) mit autonomen Eigenschaften und dezentralisierter Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) sind Teil der heutigen Intralogistik. Um eine möglichst natürliche Interaktion zu gewährleisten können Sprach- und Gestensteuerung angewandt werden. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz für eine kognitive multimodale MMI vorgestellt. Dabei wird neben der Interaktion über Sprache und Gestik das Messverfahren der Elektroenzephalografie eingesetzt. Damit wird es möglich, während der Bedienung des FTF über Sprache die impliziten Verhaltensweisen des Bedieners zu untersuchen (bspw. Aufmerksamkeit und Entspanntheit), welche einen signifikanten Einfluss auf die Korrektheit der Interaktion mit dem FTF besitzen. Dadurch wird es in Zukunft möglich sein, die sprachbasierte MMI zu verbessern und den Bediener vor kognitiver Überforderung zu schützen.

Logistik, kognitive Robotik, Elektroenzephalografie

In mehrstufigen Schmiedeprozessen wird das Schmiedeergebnis hauptsächlich von der Geometrie der Vorform bestimmt. Das Auslegen von mehrstufigen Schmiedeprozessen ist dennoch immer noch ein zeitaufwendiger Trial- and Error Prozess. Die Qualität der entwickelten Schmiedeprozesse hängt weiterhin stark vom Erfahrungswissen des zuständigen Konstrukteurs ab. Dieses Paper präsentiert einen Algorithmus, um das multikriterielle Optimierungsproblem der Vorformoptimierung zu lösen. Dazu werden querkeilgewalzte Vorformen untersucht und ein evolutionärer Algorithmus eingesetzt, um die Vorformen so zu verbessern, bis die gewünschten Qualitätskriterien in der Fertigschmiedestufe erreicht werden. Dabei werden die Massenverteilung des Fertigteils, das Vorformvolumen und die Bauteilkomplexität als Bewertungsparameter eingeführt. Der entwickelte Algorithmus wird anhand eines Pleuels validiert und die fortlaufende Optimierung überprüft.

Vorformoptimierung, Schmieden, Evolutionäre Algorithmen, Querkeilwalzen

In heutigen Produktions- und Logistiksystemen spielen fahrerlose Transportsysteme (FTS) für die Realisierung eines leistungsfähigen innerbetrieblichen Materialtransports eine zentrale Rolle. Durch den Einsatz von kognitiven Technologien sollen FFZ dazu befähigt werden, ähnlich dem Menschen, flexibel auf physische Umgebungsveränderungen sowie organisatorische Veränderungen des Arbeitsablaufs zu reagieren. Hierdurch entstehen interaktive FTF, die den heutigen konventionellen FTS dadurch überlegen sind, dass sie ihr Verhalten selbstständig und flexibel an sich wandelnde Produktionsumgebungen und -anforderungen anpassen können. Im Zuge dessen kann gleichzeitig der aktuell hohe Inbetriebnahmeaufwand fahrerloser Systeme reduziert werden.

FTS, Gestensteuerung, Sprachsteuerung

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind ein Baustein für leistungsfähige Produktionssysteme in der Intralogistik und aus vielen Bereichen des innerbetrieblichen Materialtransports nicht mehr wegzudenken. Die wesentliche Funktion eines FTS ist die automatische Steuerung von fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF), die mit anwendungsspezifischen Lastaufnahmemitteln wie z. B. Teleskopgabeln oder Hubtischen ausgestattetet werden können. FTF können daher in unterschiedlichen Anwendungsfeldern wie z. B. Palettentransport, Montage oder Kommissionierung eingesetzt werden. In diesem Projekt werden u. a. eine Sprach- und Gestensteuerung sowie eine autonome Navigation für FTF umgesetzt. Bildverarbeitende Algorithmen arbeiten dabei auf Basis von einem dreidimensionalen Umgebungsabbild, welches durch eine industrietaugliche 3D-ToF-Kamera erstellt wird.

FTF, Sprachsteuerung, Gestensteuerung, freie Navigation, Intralogistik

Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) mit autonomen Eigenschaften und dezentralisierter Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) sind Teil der heutigen Intralogistik. Um eine möglichst natürliche Interaktion zu gewährleisten können Sprach- und Gestensteuerung angewandt werden. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz für eine kognitive multimodale MMI vorgestellt. Dabei wird neben der Interaktion über Sprache und Gestik das Messverfahren der Elektroenzephalografie eingesetzt. Damit wird es möglich, während der Bedienung des FTF über Sprache die impliziten Verhaltensweisen des Bedieners zu untersuchen (bspw. Aufmerksamkeit und Entspanntheit), welche einen signifikanten Einfluss auf die Korrektheit der Interaktion mit dem FTF besitzen. Dadurch wird es in Zukunft möglich sein, die sprachbasierte MMI zu verbessern und den Bediener vor kognitiver Überforderung zu schützen.

Logistik, kognitive Robotik, Elektroenzephalografie

Innerhalb des Forschungsprojekts "Situative Verhaltenssteuerung für interaktive, fahrerlose Transportfahrzeuge" wurde ein sprach- und gestenbasiertes Bedienkonzept entwickelt und auf einem automatisierten Flurförderzeug implementiert. Anhand eines industriellen Anwendungsfalls soll der wirtschaftliche Mehrwert dieses Systems im Rahmen einer Materialflusssimulation überprüft werden.

Gestensteuerung, Sprachsteuerung, fahrerlose Transportsysteme

Im Rahmen dieses Beitrags wird ein dezentral gesteuertes, intelligentes Materialflusssystem vorgestellt. Das realisierte neuartige Produktrouting basierend auf einer dezentralen Intelligenz führt die Routenplanung der einzelnen Fördergüter durch. Aufgrund der dezentralen Intelligenz ist eine Erweiterung oder Anpassung der Produktionsanlage jederzeit ohne nennenswerten Konfigurationsaufwand möglich. Zusätzlich ermöglicht die vernetzte dezentrale Intelligenz einen parallelen Fluss von Material und Informationen und eine Identifikation des Layouts der gesamten Anlage. Ein weiteres Kernelement ist die entscheidungsfähige Fördermatrix, welche sich aus kleinskaligen Fördermodulen zusammensetzt. Im Zusammenspiel dieser Fördermodule können neben dem Transportieren sowie Ein- und Ausschleusen eine Vielzahl intralogistischer Funktionen gelöst werden. Für diese Fördermatrix wird eine antriebstechnische Lösung vorgestellt, die die Anforderungen hinsichtlich Funktionalität und Kompaktheit erfüllt.

Dezentrale Intelligenz, Materialfluss, Fördermatrix, ProductionML, Routing

In diesem Artikel wird eine kleinskalige, cyber-physische Fördertechnik am Beispiel einer Fördermatrix vorgestellt. Diese Fördermatrix wird modular aus einzelnen Fördermodulen zusammengesetzt, die kleiner als die zu transportierenden Pakete sind. Weiterhin ist die Fördermatrix in der Lage, verschiedene intralogistische Funktionen wie den Transport, die Rotation, die Pufferung und die Sequenzierung von Paketen durchführen. Parallel zu der Route des physischen Paketes wird ein Datenschatten mitbewegt: Hierdurch sind zu jedem Transportzeitpunkt alle Daten zur Beschreibung des Transportvorganges vorhanden. Die Steuerung der Fördermatrix ist dezentral und verteilt. Im Folgenden werden sowohl der hardwareseitige Aufbau der Fördermodule als auch die notwendigen Steuerungsalgorithmen beschrieben. Die Steuerungsalgorithmen dienen der Bewegung der physischen Pakete samt Datenschatten auf die Fördermatrix.

Cyber-physische Fördertechnik, dezentrale Steuerung, Materialfluss, ProductionML

An eine zustandsorientierte Instandhaltung von Schiffsgetriebe werden auf Grund der erschwerten Zugänglichkeit im Rumpf des Schiffes, rauen Umgebung in Form von erhöhten Temperaturen, fortlaufenden Vibrationen oder salziger Seeluft, die zu Korrosion führen kann, besondere Anforderungen gestellt. In diesem Bericht wird die Integration eines drahtlosen Sensornetzwerks aufgezeigt, dessen Sensorknoten nach einmaliger Installation charakteristische Messdaten aufzeichnen, aktiv senden und sich selbstständig mit Energie aus der Umgebung versorgen. Der hier entwickelte Sensorknoten verfügt über eine thermoelektrische Energieversorgung, die Messintervalle von unter 20 Minuten ermöglicht. Die am Getriebe aufgezeichneten Schwingungsdaten wurden mit der zigBee-Funktechnolgie an eine zentrale Empfangseinheit gesendet. Durch Auswertung des Hüllkurvenspektrums lässt sich die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle identifizieren.

energy harvesting, thermoelektrischer Generator, drahtloses Sensornetzwerk, Zustandsüberwachung

Dieser Beitrag zeigt, wie die von Menschen bekannten Fähigkeiten zur Flexibilität und Anpassung gegenüber veränderten Umgebungsbedingungen, die sich in den kognitiven Eigenschaften der Menschen widerspiegeln, auf Flurförderzeuge in der Intralogistik übertragen werden können. Als Beispiele für die Umsetzung von Industrie 4.0 in der Intralogistik werden Technologien vorgestellt, die es Flurförderzeugen ermöglichen, ihre Umgebung zu erkennen, Informationen zu kommunizieren, zu schlussfolgern, autonom zu handeln, Entscheidungen zu treffen, zu lernen oder zu planen. Realisiert werden diese Fähigkeiten durch ein optisches Ortungssystem zur Positionsbestimmung, eine kamerabasierte Ein-/ Auslagerungsunterstützung und in Reifen integrierte Sensorik sowie neuartige Interaktionsformen für Flurförderzeuge in Form von Sprache und Gestik.

Flurförderzeuge, Gestensteuerung, Sprachsteuerung, Sensorintegration, 3D-Kamera, Ortungssystem

Viele Unternehmen können oder müssen den Energieverbrauch in ihrer Produktion senken. Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) hat Verfahren und eine Formel entwickelt, mit der sich die Energiebilanz verbessern lässt. Gleichzeitig profitiert von dem Ansatz auch die Qualität der Produkte.

Prozessmanagementsoftware, Qualitätskosten, Zuverlässigkeitstechnik

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind in modernen Produktionsanlagen mittlerweile fest etabliert. Die Auslegung des FTS bedeutet im jetzigen Stand der Technik allerdings immer noch einen enormen Planungsaufwand und damit hohe Kosten, da sehr unterschiedliche Ziele (z. B. kurze Wege, Kollisionsvermeidung, Maximierung des Freiraums, Berücksichtigung des Personenverkehrs) gleichzeitig verfolgt werden müssen. Je nach Anwendungsfall werden den unterschiedlichen Optimierungszielen verschiedene Prioritäten zugeordnet. Die Gewichtung dieser Ziele ist stark von der Einschätzung eines Experten abhängig. Automatisierte Ansätze in Form von Algorithmen liefern Ergebnisse die mathematisch korrekt, in der Realität aber nicht direkt anwendbar sind. Dieser Beitrag präsentiert ein Expertensystem, das automatisiert Wegenetze für FTS auslegt. Ziel ist dabei, Wegenetze zu erstellen, die sowohl effizient als auch praktisch anwendbar sind. Hierzu werden klassische Wegenetzalgorithmen (Lee und A*), die mathematisch effiziente Wegenetze erstellen können, mit menschlichem Expertenwissen in Form einer Fuzzy Logik verknüpft. Die Ergebnisse des Expertensystems werden anhand verschiedener Layouts angewendet und evaluiert.

Wegenetz, Fahrerlose Transportsysteme, A*, Wegfindung