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Session: Mensch-Maschine-Interaktion

Multi-Level-Lokalisierung von Nutzern für intelligente

Benutzerschnittstellen

(ISI Automation GmbH & Co. KG)10/11. Oktober 2017 | Lemgo

© it‘s OWL Clustermanagement GmbH | 17.10.2017 2

Einführung

Zielsetzung

Ergebnisse

Agenda

Abschlusspräsentation

Resümee und Ausblick


Einführung - Vorstellung des Transfernehmers

ISI Automation GmbH & Co. KG

ISI Automation GmbH & Co. KG, Lemgo

• Schlüsselfertige

Automatisierungslösungen

für Produktion und Intralogistik

• Gegründet 1985

• ca. 40 Mitarbeiter

• Jahresumsatz ca. 4 Mio

• Weltweite Projekte aus OWL


Einführung - Vorstellung des Transfernehmers

ISI Automation GmbH & Co. KG

ISI Automation

• Produktion und Intralogistik

• Schlüsselfertige Systeme

• Multilinguale Software

• 300 Projekte mit über 120 Kunden

• Projekte von 30TEUR – 1500TEUR

3 Monate – 2 Jahre


inIT – Institut für industrielle Informationstechnik

▪ Gegründet 2007

▪ 7 Professoren, mehr als 70 Beschäftigte

▪ Angewandte Grundlagenforschung und exzellente Aus- und Weiterbildung

▪ Über 3,0 Mio. Euro Drittmittel pro Jahr

▪ Eine der führenden Forschungseinrichtungen im BMBF-Spitzencluster it's

OWL

▪ Kompetenzbereiche: Industrielle Kommunikation, Industrielle

Bildverarbeitung/Mustererkennung, Intelligente Analyseverfahren in der

Automation

CIIT – CENTRUM INDUSTRIAL IT

▪ Weltweit erstes Forschungs- und Entwicklungszentrum im Bereich der

industriellen Automation

▪ Forschungsinstitute und Technologieunternehmen unter einem Dach

▪ Gemeinsamer Forschungskern: Verknüpfung von Informations- und

Automatisierungswelt in technischen Systemen

Einführung - Vorstellung der Transfergeber

Standort Lemgo - Expertise für Intelligente Automation


Einführung - Vorstellung der Transfergeber

Fraunhofer IOSB-INA

• Lemgo

▪ Institutsteil für industrielle Automation des Fraunhofer IOSB

▪ MitarbeiterInnen (Stand Sept. 2017): 64

▪ Partner im Centrum Industrial IT (CIIT)

▪ Betrieb der SmartFactoryOWL, gemeinsam mit Hochschule

OWL

▪ IKT –Lösungen für die Fabrik der Zukunft

▪ Geschäftsbereiche:

▪ Industrielles Internet (IoT)

▪ Intelligente Automation

▪ Assistenzsysteme

▪ Cybersicherheit in der Produktion


Einführung

Motivation/ Ausgangssituation für das Transferprojekt


Einführung



Einführung


▪ Die steigende Komplexität industrieller und vernetzter

Anlagen im Zuge von Industrie 4.0 erfordert intelligente


▪ Verbesserung der Adaptivität von Benutzerschnittstellen

durch die sensorische Erfassung des Nutzungskontextes

Nutzungskontext:

– Identität des Nutzers

– Aufgaben/Aufträge

– Technische Ausrüstung

– Umgebung

▪ Betrachtung ethischer, rechtlicher und sozialer Aspekte für

die Lokalisierung von Personen

– Datenschutzrichtlinien

– Nutzerakzeptanz

Steigende Komplexität

industrieller Anlagen

Adaptivität von


Ethische, rechtliche

und soziale

Fragestellungen


Einführung

Zielsetzung

Ergebnisse


Agenda



VorgehensweiseMulti-Level-Lokalisierung von Nutzern für intelligente


Anforderungserhebung

& -Abstimmung

Konzepterstellung

Implementierung der

Lokalisierung

Implementierung einer

IUIEvaluation

Installation des

Gesamtsystems

Verwertung der

Ergebnisse

AP 2 AP 4 AP 6AP 1 AP 3 AP 5 AP 7




Level 1RFID-Zugangskontrolle

Erfassung der Anwesenheit

durch An- und Abmeldung

beim Betreten und Verlassen

des Fertigungsbereichs

Level 2Ultra-Breitband-Lokalisierung

Erfassung der

dezimetergenauen Position

einer Person im

Fertigungsbereich

Level 33D-Kamera/Face-Tracking

Erfassung der

zentimetergenauen Position

und Blickrichtung von

Personen in einzelnen

Bereichen


Level 1RFID-Zugangskontrolle

Erfassung der Anwesenheit

durch An- und Abmeldung

beim Betreten und Verlassen

des Fertigungsbereichs

▪ Anmeldung am System beim Betreten des

Fertigungsbereiches mittels RFID-Zugangskarte am

Kartenlesegerät

▪ Information über Anwesenheit/Abwesenheit

▪ Keine direkte Lokalisierung im Fertigungsbereich

▪ Zuweisung einer Karte zu einzelnen Personen

oder Nutzergruppen




▪ Anmeldung am System durch tragen eines UWB-Senders

im Fertigungsbereich

▪ Information über dezimetergenaue Position im

Bereich der Sensoren

▪ Keine Erfassung der Blickrichtung

▪ Zuweisung einer Karte zu einzelnen Personen oder

Nutzergruppen

Level 2Ultra-Breitband-Lokalisierung

Erfassung der

dezimetergenauen Position

einer Person im

Fertigungsbereich

3.1.2 Aluminiumplatten

Direkt unter diesen Stahlplatten sollen die Ubisense Sensoren, sowie WLAN AP und weitere

Geräte montiert werden. Dazu wurden Aluminiumplatten entworfen, welche mittels Magneten an

der Unterseite der Stahlplatten haften sollen. Unter diesen Aluminiumplatten können die jeweiligen

Geräte montiert werden.

Abbildung 12: Platte von der Seite

Die Aluminiumplatten sind 590mm x 590mm groß, haben eine Stärke von 5mm und sind in der

Farbe staubgrau RAL 7037 pulverbeschichtet. In den vier Ecken der Aluminiumplatte befindet sich

jeweils ein M6 Gewinde. Mit diesem Gewinde soll der Magnet auf der nicht magnetischen

Aluminiumplatte befestigt werden. Die Topfmagneten besitzen in der Mitte eine Bohrung, durch

welche die Schraube durchgeführt werden kann. Zum Festschrauben kommen M6 innensechskant

Stahlschrauben der Länge 15mm zum Einsatz. Die Magneten haben eine Höhe von 8mm,

Durchmesser von 42mm und eine Tragkraft von 52.5kg. Weitere Daten sind dem Datenblatt zu

entnehmen [21].

Zusätzlich besitzen die Aluminiumplatten in der Mitte ein 40mm großes Loch. Durch dieses sind

die Kabel der montierten Geräte zu führen. Nach Anbringung der Aluminiumplatte an der

Stahlplatte, können die Kabel mit den Anschlüssen auf den Stahlplatten verbunden werden.

Abbildung 13: Montierter Sensor

45




▪ Automatische Erfassung der Position und

Blickrichtung in relevanten Bereichen mittels einer

Tiefenbildkamera und Face-Tracking

▪ Information über zentimetergenaue Position

und Blickrichtung im Bereich der Sensoren

▪ Abgleich der Positionsdaten mit Level 2 zur

Beschränkung auf registrierte PersonenLevel 3

3D-Kamera/Face-Tracking

Erfassung der

zentimetergenauen Position

und Blickrichtung von

Personen in einzelnen

Bereichen




Anbindung an ISIPlus®

- Definierte Bereiche an der CPS

- Ansicht der anwesenden Personen




Einführung

Zielsetzung

Ergebnisse


Agenda



▪ Ein funktionsfähiger Demonstrator des Lokalisierungssystems wurde entwickelt

und in der SmartFactoryOWL installiert

▪ Nutzbarkeit des Systems durch den Transfernehmer im Anschluss an das Projekt

wurde sichergestellt

▪ Der Transfernehmer hat neues Wissen über die Basis-Technologien sowie

Methodenwissen aufgebaut und kann dieses im Unternehmen gewinnbringend

einsetzen

Ergebnisse

Ergebnisse


Einführung

Zielsetzung

Ergebnisse


Agenda



▪ Das prototypische Lokalisierungssystem wurde erfolgreich in

der SmartFactory OWL installiert

▪ Dem Transfernehmer wurde Wissen zu den verschiedenen

Sensortechnologien vermittelt

▪ Die Durchführung einer Nutzerstudie zur Nutzerakzeptanz

steht noch aus, wird aber in Kürze durchgeführt

▪ Änderung zur Projektskizze: Als Alternative zu den nicht

länger vorhandenen Deckenkameras wurde ein

prototypisches 3D-Kamerasystem zur Erfassung der

Blickrichtung entwickelt und installiert


Resümee


▪ Erweiterung der Lokalisierungsmöglichkeiten durch die

Integration zusätzlicher Systeme

▪ Erweiterung der IUI durch Implementierung weiterer

Interaktionsmöglichkeiten (z.B. Zeigegesten) und die

Anbindung an weitere Systeme

▪ Wissenschaftliche Veröffentlichungen zur technischen

Umsetzung und Nutzerakzeptanz des Systems

▪ Durchführung weiterer Projekte zur Lokalisierung von

Entitäten auf Basis des vorhandenen Systems


Ausblick

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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