laser optics 2014: 3Dsensation – Damit sich Mensch und Maschine besser verstehen

Um die Entwicklung in Schlüsselmärkten wie Produktion, Gesundheit, Mobilität und Sicherheit weiter voranzubringen, sind intelligente Assistenzsysteme gefragt. Die Interaktion zwischen Mensch und Maschine bleibt bisher allerdings weit hinter den Fähigkeiten der zwischenmenschlichen Kommunikation zurück.

Prof. Dr. Henning Kagermann, Präsident der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften, nennt eine der Herausforderungen: „Ältere Arbeitnehmer müssen durch mobile, kontextabhängige Assistenzsysteme unterstützt und durch neuartige Serviceroboter physisch und kognitiv entlastet werden.“

Ein interdisziplinäres Konsortium hat sich jetzt das Ziel gesetzt, die Interaktion von Mensch und Maschine entscheidend zu verbessern. Unter dem Namen 3Dsensation arbeiten darin 72 Partner eng zusammen – Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Institutionen verschiedener Größen und Branchen wie Produktionstechnik und Maschinenbau, Messtechnik und Optik, Medizin- und Automobiltechnik sowie Sicherheits- und Informationstechnik.

Konsortialführer ist das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF mit Prof. Dr. Andreas Tünnermann als Sprecher, der gleichzeitig Leiter des Instituts für Angewandte Physik an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena ist. 3Dsensation hatte im Rahmen des Wettbewerbs „Zwanzig20“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung im Juli 2013 einen der zehn Förderungszuschläge erhalten.

Professor Tünnermann: „Wir wollen Maschinen, Roboter und technische Systeme dazu befähigen, komplexe Szenarien mithilfe neuartiger Sensoren und intelligenter Auswertung dreidimensional aufzunehmen und zu interpretieren. So sollen Maschinen zu echten Assistenten des Menschen werden.“ Das bedeutet, dass sich die Interaktion grundlegend verändern wird.

Der Umgang des Menschen mit Maschinen und jeglichen technischen Systemen soll natürlicher und intuitiver, sicherer und effizienter gestaltet werden. Voraussetzung dafür ist die vollständige Anpassung der Mensch-Maschine-Interaktion an die Bedürfnisse des Menschen. „Um dies zu erreichen, ist eine Verknüpfung unterschiedlichster Wissenschaftsdisziplinen notwendig, von den Natur- und Technikwissenschaften über die Kognitions- und Neurowissen-schaften bis hin zu den Sozial- und Geisteswissenschaften“, so Professor Tünnermann.

Technologische Grundlage für die zukünftigen Sensoren bilden unter anderem kompakte optische Systeme nach dem Vorbild der Facettenaugen von Insekten. Sie ermöglichen eine einfache und schnelle elektronische Auswertung von räumlichen Informationen. Auf diese Art lassen sich dynamische Prozesse dreidimensional erfassen und Datensätze mit mehreren Hundert 3D-Bildern pro Sekunde erzeugen.

Wichtiger Partner hierbei ist die Friedrich-Schiller-Universität Jena und das dort angebundene Zentrum für Innovationskompetenz ultraoptics. „Diese Technologie eröffnet neue Möglichkeiten in vielen Bereichen“, erläutert Professor Tünnermann. Als Beispiele nennt er die Reintegration des Menschen und intelligente Assistenzsysteme in der automatisierten Produktion. Im Bereich der Medizintechnik sieht er zahlreiche Vernetzungsmöglichkeiten mit einem weiteren erfolgreichen Jenaer Zwanzig20-Projekt, InfectControl 2020. Dieses Konsortium, das vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie koordiniert wird, befasst sich mit der Bekämpfung von Infektionskrankheiten.

Ein Arbeitsschwerpunkt der Allianz 3Dsensation ist beispielsweise die dreidimensionale Erfassung von Arbeitsschritten in der Produktion. Die so gewonnenen Daten sollen dazu beitragen, dass Roboter Mitarbeiter erkennen, Unfälle vermeiden und interagieren können. Hierfür ist neben der hochauflösenden Erfassung der Bewegungen die schnelle Datenverarbeitung sowie die Programmierung der daraus resultierenden Handlungen der Roboter ein wichtiges Forschungsfeld. Die Ergebnisse sollen zur weiteren Optimierung von Arbeitsplätzen und zur Effizienzsteigerung beitragen.

Zu den Projektbeteiligten von 3Dsensation aus Berlin und Brandenburg gehören unter anderem das Deutsche Forschungszentrum für künstliche Intelligenz, die Charité und das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam sowie von Unternehmensseite die Berliner Glas KGaA, die Holoeye Photonics AG und die Laser- und Medizin-Technologie GmbH.

Auf der laser optics 2014 werden einige Beteiligte über ihre Projektmitarbeit berichten und erste Arbeitsergebnisse vorstellen. Das Konsortium beabsichtigt, mit dem Vorhaben 3Dsensation einen Beitrag zum prognostizierten Umsatzanstieg der 3D-Branche von heute acht Milliarden Euro auf bis zu 35 Milliarden Euro im Jahr 2020 zu leisten.

Über die laser optics
Die laser optics – Internationale Fachmesse und Kongress für Optische Technologien und Mikrosysteme – findet alle zwei Jahre auf dem Messegelände am Berliner Funkturm statt. Zur laser optics 2014 präsentieren sich Optische Technologien und Mikrosystemtechnik erstmals im engen Verbund. Aus dem Rahmenprogramm ragen der OSA Optics and Photonics Congress und der Kongress „Optische Sensorik und Cyber-Physical Systems“ besonders heraus. Veranstaltet wird die laser optics von der Messe Berlin in Zusammenarbeit mit der Berlin Partner für Wirtschaft und Technologie GmbH sowie anderen Partnern.