Motivation
Ein digitaler Zwilling (DT) ist eine digitale Nachbildung eines Objekts oder einer Umgebung, mit dem Prozesse repliziert, geplant oder optimiert werden können. Dies spielt zunehmend in Produktions- und Fertigungsumgebungen eine große Rolle, da Anlagen heutzutage dynamisch und rekonfigurierbar gestaltet sind. Mit moderner Kartierungstechnologie kann bereits ein räumlicher digitaler Zwilling in Form von 3D-Punktwolken und hochauflösenden Panoramaansichten aufgezeichnet werden. Allerdings sind für viele Anwendungen und eine höhere Wertschöpfung tagesaktuelle Daten erforderlich, die mit aktuellen Kartierungssystemen nicht aufgezeichnet werden können, da der Kartierungsprozess den Anlagenbetrieb stört und mit hohen Personalkosten verbunden ist.
Ziele und Vorgehen
Im Projekt KIMaps werden neue Verfahren zur autonomen und kontinuierlichen Erstellung von digitalen Zwillingen für die Kartierung von dynamischen Innenräumen, wie z.B. Fabriken, erforscht und entwickelt. Dafür werden autonome Agenten eingesetzt, die aus einem industriellen fahrerlosen Transportfahrzeug (FTF) und einem Kartierungssystem mit Kameras und LiDAR bestehen. LiDAR ist ein System zur Abstandsmessung, bei dem ein 3D-Scanner Laserimpulse aussendet und Sensoren die Reflektion messen. Ziel ist es, aktuelle semantische digitale Modelle einer Umgebung bereitzustellen, indem ein KI-basiertes Objekterkennungssystem entwickelt wird, um einzelne Objekte in 3D-Punktwolken und Panoramaansichten automatisch zu erkennen. Weitere Systemkomponenten, die für die kontinuierliche Erstellung digitaler Zwillinge erforderlich sind, insbesondere um Veränderungen zu erkennen und die Karten zu aktualisieren, werden auf der Grundlage einer semantischen Objekterkennung entwickelt. Um ausgedehnte Gebäude und Fabrikkomplexe kontinuierlich erfassen zu können, ist es zudem erforderlich, mehrere Agenten gleichzeitig einzusetzen und ein kollaboratives Kartierungsverfahren zu entwickeln.
Innovationen und Perspektiven
Die akquirierten Daten und die semantische Beschreibung der Objekte in industriellen Umgebungen können in weitere komplexe Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle eingebettet werden. Änderungen können somit objektbasiert dargestellt und mit vorhandenen 3D-Modellen verglichen werden. Tagesaktuelle digitale Zwillinge ermöglichen Anwendungen wie Objektsuche, Inventarisierung, Lokalisierung bzw. Navigation in Innenräumen oder virtuelle Werkschulungen. Darüber hinaus erleichtern sie die Zusammenarbeit mit Zulieferern durch gemeinsame Nutzung der 3D-Karten, wodurch auch Reisekosten reduziert werden. Die entwickelten Verfahren werden an Standorten assoziierter Partner aus verschiedenen Industriebranchen validiert.