Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

ENNOS kombiniert 3D-Kameras und Neuronale Netze für die Produktion der Zukunft

15.05.2019

Die Produktion der Zukunft ist nachhaltig, flexibel und vernetzt. Intelligente Systeme agieren autonom oder gemeinsam mit den Menschen und unterstützen ihn bei schwierigen und gefährlichen Arbeiten. Sie nutzen Sensoren als Sinnesorgane, um ihre Umgebung wahrzunehmen und sicher mit uns zusammenzuarbeiten. Besonders optische Sensoren lassen sich vielseitig zur Erfassung von Arbeitsprozessen und -umgebungen einsetzen.

Kombination von 3D-Kameradaten und neuronalen Netzen auf einem integrierten Chip


Augmented Reality Unterstützung für den Servicetechniker

KSB


Segmentierung zur Robotereinrichtung

Bosch

Im Projekt „ENNOS – Eingebettete Neuronale Netze für Optische Sensoren zur flexiblen und vernetzen Produktion“ wird ein kompaktes Kamerasystem entwickelt, das die Farb- und Tiefeninformationen einer 3D-Kamera direkt auf einem integrierten Prozessor mit tiefen neuronalen Netzwerken (Deep Neuronal Networks) analysiert und verarbeitet.

Die eingesetzten Verfahren des maschinellen Lernens sollen eine leistungsfähigere Interpretation der Kameradaten ermöglichen und haben sehr großes Potenzial, Maschinen in Zukunft anpassungsfähiger zu gestalten. Das neuronale Netz dient dabei als „künstliches Gehirn“ zur Entscheidungsfindung für vordefinierte Fragestellungen und wird auf einem sogenannten FPGA-Chip ausgewertet.

Schnelle und energieeffiziente Berechnungen mit eingebetteten Prozessoren

FPGAs sind integrierte Schaltkreise, die sich nachträglich für unterschiedliche Aufgaben programmieren lassen. Die auf der Embedded-Lösung des ENNOS-Konsortialleiters Bosch eingesetzten FPGAs bieten Vorteile gegenüber klassischen Prozessoren in Bezug auf Flexibilität, Leistung und Energieverbrauch. Aufgrund der begrenzten Kapazität der Chips müssen die programmierbaren Architekturen kleiner und kompakter sein.

Optimierung der neuronalen Netze für kompakte Prozessoren

Die Herausforderung liegt darin, die komplexe Struktur und Größe moderner neuronaler Netze effizient in eine passende und kompakte Prozessor-Architektur umzuwandeln. Wissenschaftler des DFKI-Forschungsbereichs Augmented Vision entwickeln im Projekt Entscheidungsalgorithmen und Methoden, die neuronale Netze in der Anzahl ihrer Neuronen reduzieren und effizienter machen. Dabei werden Netzwerkgröße und Topologie optimiert, beispielsweise durch das Entfernen (Pruning) überflüssiger Neuronen oder deren Verbindungen (Weight Sharing).

Einen weiteren Innovationssprung des Projekts verspricht die Integration von ultra-kompakten 3D-Kameras des assoziierten Projektpartners pmdtechnologies ag, dem weltweit führenden Anbieter für CMOS-basierte 3D Time-of-Flight Bildsensor-Technologie.

3D-Kameras von pmd werden bereits in diversen Smartphones, Augmented-Reality Brillen, Autos und Industrierobotern eingesetzt und ermöglichen zahlreiche Applikationen. Die vielfältig einsetzbaren optischen Sensoren eignen sich in besonderer Weise zur flexiblen und schnellen Erfassung von Informationen über komplexe Zustände und Umgebungen.

Die neue intelligente Kameraplattform wird in drei verschiedenen Anwendungsszenarien bei den Verbundpartnern eingesetzt:

Ferndiagnose mit automatischer Anonymisierung von Personen

Beim Einsatz von Kamera- und Softwarelösungen zur videobasierten Ferndiagnose in Fabrikanlagen muss in einer aufwendigen Einzelfallprüfung sichergestellt werden, dass keine personenbezogenen Daten erfasst oder gespeichert werden. Die Projektpartner Bosch und DFKI entwickeln eine neue Anwendung, die Personen erkennt und diese automatisch aus dem Videostream entfernt. Da so nur anonymisierte Videodaten das ENNOS System verlassen, sind alle datenschutzrechtlichen Bedenken einer Ferndiagnose ausgeräumt.

Semantische 3D-Szenensegmentierung für die Robotik

Die Projektpartner DFKI und Bosch arbeiten gemeinsam an der automatisierten semantischen Erkennung von Objekten im industriellen Umfeld. Das Einrichten robotergeführter Manipulationsaufgaben ist sehr zeit- und deshalb kostenintensiv. Um diesen Prozess zu vereinfachen, soll das ENNOS-System automatisiert einfache Konzepte, wie „Palette“, „Bauteil“ oder „Tisch“, erkennen. Die Bereitstellung von semantischen Informationen erlaubt eine intuitivere und damit schnellere, ggf. semantische Programmierung von Arbeitsabläufen.

Assistenzsystem für Bestandsaufnahmen in großen Anlagen

Die Projektpartner KSB und ioxp arbeiten an der automatisierten Erfassung der in großen Produktionsanlagen eingesetzten Komponenten wie Pumpen, Armaturen, Rohren, Sensoren, Anzeigen, Wärmetauschern oder Reaktoren. Die Erkennung soll auf Basis einer hinterlegten Bibliothek erfolgen. Dazu wird die intelligente ENNOS-Kamera an die existierende Augmented-Reality-Lösung von ioxp angebunden. Diese ermöglicht die Prozessdokumentation von industriellen Arbeitsvorgängen in Form von Schritt-für-Schritt-Anleitungen und beinhaltet Verarbeitungsmodule zur Objekt- und Handlungserkennung.

ENNOS wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme „Photonik für die flexible, vernetzte Produktion – Optische Sensorik“ in den nächsten drei Jahren gefördert. Das Projektvolumen beträgt insgesamt 3,3 Millionen Euro, davon wird fast die Hälfte durch die beteiligten Industriepartner aufgebracht.

Projektpartner:
Robert Bosch GmbH, Gerlingen-Schillerhöhe (Koordinator)
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI), Kaiserslautern
KSB SE & Co. KGaA, Frankenthal
ioxp GmbH, Mannheim
pmdtechnologies ag, Siegen (assoziierter Partner)
ifm eletronic GmbH, Tettnang (assoziierter Partner)

Kontakt:
Prof. Dr. Didier Stricker
Forschungsbereich Augmented Vision
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH
Trippstadter Straße 122
67663 Kaiserslautern
Didier.Stricker@dfki.de

Pressekontakt:
DFKI – Team Unternehmenskommunikation
Trippstadter Straße 122
67663 Kaiserslautern
Tel.: +49 631 20575 1700/1710
uk-kl@dfki.de

Udo Urban DFKI Kaiserslautern | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.dfki.de

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Loopings der Bakterien: Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Göttingen analysiert Fortbewegung

Das magnetotaktische Bakterium Magnetococcus marinus schwimmt mit Hilfe von zwei Bündeln von Geißeln. Außerdem besitzen die Bakterienzellen eine Art intrazelluläre Kompassnadel und können daher mit einem Magnetfeld gesteuert werden. Sie werden deshalb als biologisches Modell für Mikroroboter benutzt. Ein internationales Team der Universität Göttingen, des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam und der CEA Cadarache (Frankreich) hat nun aufgeklärt, wie sich diese Bakterien bewegen und deren Schwimmgeschwindigkeit bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift eLife erschienen.

Die Forscherinnen und Forscher nutzten eine Kombination von neuen experimentellen Methoden und Computersimulationen: Sie verfolgten die Bewegung der...

Im Focus: Ultraschnelles Schalten eines optischen Bits: Gewinn für die Informationsverarbeitung

Wissenschaftler der Universität Paderborn und der TU Dortmund veröffentlichen Ergebnisse in Nature Communications

Computer speichern Informationen in Form eines Binärcodes, einer Reihe aus Einsen und Nullen – sogenannten Bits. In der Praxis werden dafür komplexe...

Im Focus: Fraunhofer IOSB-AST und DRK Wasserrettungsdienst entwickeln den weltweit ersten Wasserrettungsroboter

Künstliche Intelligenz und autonome Mobilität sollen dem Strukturwandel in Thüringen und Sachsen-Anhalt neue Impulse verleihen. Mit diesem Ziel fördert das Bundeswirtschaftsministerium ab sofort ein innovatives Projekt in Halle (Saale) und Ilmenau.

Der Wasserrettungsdienst Halle (Saale) und das Fraunhofer Institut für Optronik,
Systemtechnik und Bildauswertung, Institutsteil Angewandte Systemtechnik...

Im Focus: A step towards controlling spin-dependent petahertz electronics by material defects

The operational speed of semiconductors in various electronic and optoelectronic devices is limited to several gigahertz (a billion oscillations per second). This constrains the upper limit of the operational speed of computing. Now researchers from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg, Germany, and the Indian Institute of Technology in Bombay have explained how these processes can be sped up through the use of light waves and defected solid materials.

Light waves perform several hundred trillion oscillations per second. Hence, it is natural to envision employing light oscillations to drive the electronic...

Im Focus: Haben ein Auge für Farben: druckbare Lichtsensoren

Kameras, Lichtschranken und Bewegungsmelder verbindet eines: Sie arbeiten mit Lichtsensoren, die schon jetzt bei vielen Anwendungen nicht mehr wegzudenken sind. Zukünftig könnten diese Sensoren auch bei der Telekommunikation eine wichtige Rolle spielen, indem sie die Datenübertragung mittels Licht ermöglichen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) am InnovationLab in Heidelberg ist hier ein entscheidender Entwicklungsschritt gelungen: druckbare Lichtsensoren, die Farben sehen können. Die Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt in der Zeitschrift Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201908258).

Neue Technologien werden die Nachfrage nach optischen Sensoren für eine Vielzahl von Anwendungen erhöhen, darunter auch die Kommunikation mithilfe von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leopoldina-Symposium: „Mission – Innovation“ 2020

21.02.2020 | Veranstaltungen

Gemeinsam auf kleinem Raum - Mikrowohnen

19.02.2020 | Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage am 14. und 15. März 2020: „Mach es einfach!“

12.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Quantencomputern das Lernen beibringen

24.02.2020 | Physik Astronomie

Nanopartikel gezielt zum Tumor lenken: HZDR-Forscher spüren Krebszellen mit maßgeschneiderten Materialien auf

24.02.2020 | Biowissenschaften Chemie

Wie Erdbeben die Schwerkraft verformen

24.02.2020 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics