Modularně optimalizované výrobní procesy

Díky propracovanému principu modulárního systému s osvědčenými efektivními komponentami je SURFinpro široce použitelný a snadno přizpůsobitelný. © Shutterstock/Fraunhofer IWS / Díky sofistikovanému modularizačnímu přístupu s efektivními komponentami má SURFinpro široké možnosti nasazení a je snadno adaptovatelný. © Shutterstock/Fraunhofer IWS

Pomocí umělé inteligence a optické měřicí techniky SURFinpro detekuje, klasifikuje a vizualizuje vady v reálném čase během procesu. © Fraunhofer IWS / Using artificial intelligence and optical measurement technology, SURFinpro detects, classifies and visualizes defects in real time as the process is ongoing. © Fraunhofer IWS

Rychlejší, přesnější, flexibilnější – v výrobě je třeba využít veškerý potenciál optimalizace. Výzkumníci z Fraunhoferova institutu pro materiálové a paprskové technologie IWS zde vyvinuli SURFinpro, řešení, které pomocí umělé inteligence a optické měřicí techniky v reálném čase detekuje chyby, třídí je, vizualizuje a hlásí je výrobnímu zařízení. Odborníci představí svůj systém od 27. do 30. června 2023 na společném stánku Fraunhoferové skupiny 441 na veletrhu Laser World of Photonics v hale A3.

Ultra lehký, ultra tenký, obzvlášť spolehlivý – a přesto rychle vyráběný. Dr. Christopher Taudt, vedoucí skupiny pro povrchové měření na Zwickau Fraunhoferově výzkumném centru pro optické měřicí techniky a povrchové technologie (AZOM) Fraunhofer IWS, se svým týmem zajišťuje, že takováto slibná produktová tvrzení jsou skutečností. Společně vědci vyvinuli systém, který detekuje povrchové chyby, artefakty a změny textury a tyto údaje vyhodnocuje s podporou umělé inteligence.

Postup je schopen rychle zachytit povrchy ve vysokém rozlišení ve třech rozměrech a z těchto měřicích dat generovat další informace přímo v průběhu výroby. »Chyby nejsou pouze rozpoznány jako takové. Systém je zároveň třídí a vytváří tak přímý kontext. Naši zákazníci dostávají informace o druhu chyby a řadu dalších parametrů, například hustotu defektů, geometrické rozměry chyby nebo frekvenci výskytu chyb«, upřesňuje Taudt. »To představuje významnou přidanou hodnotu oproti běžným systémům.«

Vyšší přesnost při vyšší rychlosti

Měřicí systém je úspěšně používán již více než rok a analyzuje na šířce 70 centimetrů proces rolí na rolích. Aby mohl být odhalen další potenciál optimalizace, trénují Christopher Taudt a jeho tým SURFinpro během běžící výroby. Vědci pracují s katalogem chyb. S hlášenými chybami pak krmí neuronovou síť a zpřesňují tak detekci anomálií. Výzkumníci například kontrolují na základě měřicích informací, zda se jedná o nové defekty nebo zda se chyby mění. Systém musí být schopen reagovat dynamicky. »Na jedné straně pracujeme na vývoji lepších neuronových sítí, které zvládnou méně dat«, vysvětluje vědec, »a zároveň vyvíjíme nové tréninkové strategie za běhu.«

Odborníci z AZOM Fraunhofer nyní přizpůsobují svou technologii pro další oblasti použití, například pro kontinuální výrobní procesy kompozitních vláken. »V této oblasti nejde našim partnerům jen o prevenci povrchových chyb – jde také o vícerozměrné rozpoznávání a hodnocení dílů«, zdůrazňuje Taudt. Další cílovou skupinou, která má získat přístup k algoritmům a systému pro třídění chyb, je průmysl polovodičů, například pro výrobu flexibilního polovodičového materiálu.

V současnosti používá řešení AZOM maximálně čtyři kamery. V dalším kroku chtějí vědci systém doplnit o další kamerové systémy. To je nezávislé na postupu – ať už jde o kompozitní materiály s velkými díly nebo o klasické procesy rolí na rolích, například v solárním průmyslu.

Dalším bodem zájmu vědců je rychlost řešení. Především u polymerů s výztuží z vláken, ale i v textilním průmyslu jsou požadovány zvlášť vysoké taktové časy. »Zrychlení je v tomto kontextu důležité téma a my máme know-how, jak těmto požadavkům vyhovět. Na našem řešení využíváme techniky strojového učení a umělé inteligence jak k vyhodnocení, tak i ke zrychlení jednotlivých kroků vyhodnocení«, vysvětluje vedoucí skupiny a upřesňuje: »Odpovídající měřicí vyhodnocení se skládá z přehledného počtu jednotlivých kroků, při nichž jsou data filtrována a redukována. Neustále vyvíjíme nové technologie, abychom byli ještě rychlejší a například z méně dat mohli extrahovat stejný informační obsah.«

Chytrý a sofistikovaný modulární systém

Klíčovým aspektem svého řešení vidí vědec v jeho modularitě. Díky propracovanému principu stavebnice s osvědčenými a efektivními komponentami je SURFinpro široce použitelný a snadno adaptovatelný: »Mnoho technologií, které v našem systému používáme, bylo navrženo jako jednotlivé stavební bloky tak, aby je bylo možné efektivně využít i v různých jiných kontextech a projektech.« Projekt výzkumníků z AZOM Fraunhofer je ukázkovým příkladem úspěchu a praktické použitelnosti tohoto modulárního přístupu.

Na letošním veletrhu Laser World of Photonics představí Christopher Taudt a jeho tým své řešení na příkladu použití pro flexibilní solární články vyráběné procesem rolí na rolích. Záznam dat a jejich vyhodnocení v reálném čase zažijí návštěvníci veletrhu od 27. do 30. června na společném stánku Fraunhoferové skupiny 441 v hale A3.