Mit ISAAC KI-Modelle zur Fehlererkennung in der Produktion selber trainieren

Das Fraunhofer IDMT hat ein auf Künstlicher Intelligenz basierendes Software-Tool für Qualitätsprüfer entwickelt, mit dem die Analyse von Industriegeräuschen, zum Beispiel bei Schweißprozessen, automatisiert und vereinfacht wird. Dank vorgefertigter KI-Modelle, etablierter Methoden zur Audioanalyse und anwendungsspezifischer Sensordaten können Unternehmen damit ihre Qualitätskontrolle entscheidend verbessern. Auch ohne KI-Expertenwissen lassen sich während der Fertigung, aber auch in der abschließenden Qualitätsprüfung schnell und verlässlich Aussagen hinsichtlich der Qualität von Produkten und Fertigungsprozessen treffen. Bei den Fraunhofer Solution Days wird die neue Software vorgestellt.

Bleibt man bei Fügeverfahren wie dem Schweißen, so ist bisher ein wichtiger Teil der Schweißnahtkontrolle der erfahrene Schweißer selbst, der anhand prozesstypischer Geräusche die Qualität der Schweißnaht beurteilen kann. Mit steigender Automatisierung ihrer Produktionsanlagen setzen Unternehmen zunehmend auf smarte Prüfsoftware zur Qualitätskontrolle von Fertigungsprozessen und industriellen Produkten. Durch den Einsatz von KI werden genauere Analyseergebnisse erwartet und eine schnellere, effizientere und kostengünstigere Qualitätssicherung angestrebt. Doch wie kann das Expertenwissen zur automatisierten Analyse von Industriegeräuschen auf den spezifischen Anwendungsfall im Unternehmen übertragen werden, sodass KI tatsächlich den erhofften Mehrwert liefert?

Mit der vom Fraunhofer IDMT entwickelten Software »Industrial Sound Analysis for Automated Quality Control «, kurz ISAAC, ist dies möglich. Qualitätsprüfer können die vortrainierten KI-Modelle aus dem Bereich der Analyse akustischer Sensordaten nutzen, um diese für ihre eigenen Messdaten anzupassen. Dafür ist kein tiefgreifendes Fachwissen im Bereich maschineller Lernverfahren notwendig. Anwender importieren ihre Sensordaten einfach und sicher in die Software. Über ein intuitiv bedienbares Interface können die Nutzer dann im Framework enthaltene vorgefertigte KI-Modelle ausprobieren, editieren und für ihre eigenen akustischen Prüfaufgaben anwenden.

Je nach Anwendungsfall gibt die übersichtliche Datenansicht einen Überblick über die in die Analyse einfließenden Sensordaten und hilft bei weiteren Analyseeinstellungen. In dem vom BMBF geförderten Forschungsprojekt »AkoS – Akustische Kontrolle von Schweißnähten bei sicherheitskritischen Bauteilen im Rahmen der Qualitätssicherung« wird derzeit untersucht, inwiefern Informationen akustischer Sensoren mittels maschineller Lernverfahren im Sinne der Qualitätssicherung genutzt werden können. Die hier erlangten Forschungsergebnisse fließen direkt in die Weiterentwicklung von ISAAC ein.

Die neue Software des Fraunhofer IDMT lässt sich direkt in die unternehmensspezifische Prüfsoftware integrieren. Neben der Analyse akustischer Daten, können auch Messdaten weiterer Sensoren, wie z.B. Motorstromdaten oder optische Sensordaten, in die Analyse einfließen. In den aktuellen Forschungsaktivitäten des Instituts geht es in einem weiteren Schritt darum, die selbst trainierten Algorithmen zu komprimieren, sodass sie bei gleicher Performance auch auf mobilen Geräten oder bei weniger Rechenleistung zuverlässige Ergebnisse liefern.f
Für die Weiterentwicklung des neuen Software-Tools ist das Fraunhofer IDMT derzeit auf der Suche nach interessierten Industriepartnern.

Technische Informationen zu ISAAC:
• Import von akustischen Zeitsignalen in verschiedenen Formaten, z.B. als Wave-Datei
• Konfiguration spezifischer Extraktions- und Modellparameter
• Automatische Vorauswahl geeigneter Audioanalysewerkzeuge und KI-Modelle
• Export der erstellten Modelle für Prüfhard- und software
• Detaillierte Analyseergebnisse
• Gehosted durch das Fraunhofer IDMT mit sicherem Datenstandort
• Serversoftware für internen Betrieb

Registrieren Sie sich kostenlos für die Fraunhofer Solution Days und erfahren Sie am virtuellen Messestand des Fraunhofer IDMT, wie ISAAC die Qualitätskontrolle in der Fertigung verbessert. Sie finden den Messestand des Fraunhofer IDMT im Themenfeld »Anlagen- und Maschinenbau«:
https://www.ubivent.com/register/Fraunhofer-Solution-Days-2020

Neben ISAAC erwarteten Sie außerdem folgende spannende IDMT-Exponate sowie zwei Fachvorträge bei den Fraunhofer Solution Days:

VIPRA – Auralisation of virtual products
VIPRA ist ein modernes Tool zur digitalen Produktentwicklung, das den Klang virtueller Produkte realistisch räumlich erlebbar macht – lange bevor ein erster Prototyp entsteht. Akustische Eigenschaften und deren Wirkung können damit bereits in frühen Phasen des Prototypings beurteilt und Änderungen hinsichtlich Material und Design vorgenommen werden.

The hearable for the smart industrial workplace
Der »intelligenten Knopf im Ohr« kann einerseits als Gehörschutz für laute Produktionsumgebungen fungieren, zum anderen ermöglicht er aufgrund KI-basierter Geräuschselektion eine kristallklare und sichere Mitarbeiter-Kommunikation. In Verbindung mit Lösungen zur robusten Spracherkennung und akustischen Ereignisdetektion können zusätzlich Möglichkeiten für die Mensch-Technik-Interaktion im Hearable eingebunden werden, wie eine Sprachsteuerung von Maschinen oder die berührungslose Dokumentation. Auch ein akustisches Monitoring von Prozessen, z.B. für das dokumentierte und zuverlässige Einrasten von Steckverbindungen, ist integrierbar. Durch eine lokale Datenverarbeitung werden höchste Datenschutzstandards sichergestellt.

Fachvortrag:
»Audio ist das neue Video. Akustik- und KI-Lösungen für die Produktion.«, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Joachim Bös, M.S./SUNY
26.10.2020 I Auditorium I 14.30 Uhr – 15.00 Uhr
Im Produktentstehungsprozess spielt die Akustik eine immer größere Rolle – sei es in der Produktentwicklung, während des Produktionsprozesses oder in der Endkontrolle. Im Vortrag werden praxisnahe Akustik- und KI-Technologien für die industrielle Produktion entlang der Wertschöpfungskette vorgestellt.

Fachvortrag:
»Das EEG–Labor zum Mitnehmen«, Dr.-Ing. Insa Wolf
28.10.2020 I Auditorium I 12.00 Uhr – 12.30 Uhr
Das »EEG-Labor zum Mitnehmen« soll zukünftig die Erfassung von Hirnaktivitäten außerhalb des Labors über längere Zeiträume ermöglichen und dadurch die Gewinnung neuer Erkenntnisse z.B. zu Schlafstörungen oder Epilepsie vorantreiben. Die Reduktion von Signalartefakten in der Datenanalyse und ein hoher Tragekomfort der Hardware sind dabei zentrale Herausforderungen.

https://www.idmt.fraunhofer.de/de/events_and_exhibitions/fraunhofer-solution-day…

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Judith Liebetrau
Telefon: +49 3677 467-379
Mail: judith.liebetrau@idmt.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

https://www.idmt.fraunhofer.de/de/institute/projects-products/isaac-analyse-von-… Mehr technische Details und ein Demo-Video zu ISAAC