Camera-drone realiseert binnen no-time 3D-fabriekslay-out

Het feit dat fabrieksindelingen snel en met weinig inspanning door een camera-drone kunnen worden vastgelegd, werd door het Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) aangetoond in het project ‘Instant Factory Maps’. Tijdens een korte vlucht door de fabriek maakt de drone duizenden foto’s, die software automatisch samenstellen in een driedimensionale lay-out. Twee jaar lang hebben technici het nieuwe proces onderzocht en ontwikkeld, en de methode is nu geslaagd voor de veldtest.

Wetenschappers van het IPH hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor lay-outregistratie in fabrieken in het onderzoeksproject ‘Instant Factory Maps’. De ingenieurs hebben een drone uitgerust met drie camera’s om tijdens een enkele vlucht duizenden foto’s vanuit verschillende perspectieven te maken. De afbeeldingen worden vervolgens verzameld in een 3D-lay-out. Dat de lay-out vanuit vogelperspectief praktisch is, is aangetoond door experimenten bij vier verschillende bedrijven die hebben deelgenomen aan het onderzoeksproject. “Met de drone konden we een fabrieksgebouw van 800 vierkante meter binnen een half uur meten”, zegt projectmanager Dominik Melcher.

De afbeeldingen die de drone maakt, worden samengesteld met fotogrammetrie-software, zoals een gigantische puzzel. Dit creëert een zogenaamde 3D-puntenwolk, die verder kan worden verwerkt. In het onderzoeksproject hebben de ingenieurs een methode ontwikkeld om de gegevens in verschillende kleinere 3D-puntenwolken te scheiden om afzonderlijke objecten te identificeren, zoals machines, apparatuur, rekken en pallets. “In een CAD-programma kunnen we vervolgens werken aan de 3D-lay-out, zoals het verplaatsen van systemen naar een andere locatie, het verwijderen of toevoegen van machines en het plannen van een nieuwe fabriekslay-out”, zegt Melcher. De nauwkeurigheid is voldoende voor grote indelingen: momenteel worden de afmetingen vastgelegd tot ongeveer 50 mm. “We zullen de nauwkeurigheid in de toekomst verbeteren”, zegt Melcher.

Snel over machines vliegen

De tijdwinst die met een drone te behalen is is enorm, vooral in vergelijking met het handmatig vastleggen van 2D-lay-outs. Als een ingenieur bij een fabriek van 800 vierkante meter alle metingen met de hand zou moeten registreren met behulp van een laserscanner, zou het ongeveer een tot twee weken duren om de metingen te voltooien. De nieuwe dronetechnologie biedt een beslissend voordeel ten opzichte van deze handmatige methoden. “We kunnen snel over elke machine vliegen en er achter kijken”, zegt Melcher. “En we kunnen gemakkelijk meten hoeveel ruimte er in de hoogte is, bijvoorbeeld tussen de machine en het plafond van de hal.” Dit is niet altijd mogelijk met gevestigde 3D-meetmethoden, omdat deze in principe op de grond zijn gebaseerd. Met een drone kun je daarentegen de lucht in de gaten houden – zelfs in onoverzichtelijke fabrieken.

Geautomatiseerde drone-vluchten

Op lange termijn willen de IPH-ingenieurs de drone volledig geautomatiseerd door fabriekshallen laten vliegen. Op dit moment wordt het nog steeds handmatig bestuurd en vliegt het bij de meeste bedrijven alleen als er niemand in de hal is, zoals tijdens de lunchpauze of in het weekend. De reden: “Er zijn nog geen richtlijnen voor de drone-vlucht in de binnenruimte”, zegt Melcher, “dat is de reden waarom de meeste bedrijven erg voorzichtig zijn.” Om overeenkomstige richtlijnen te ontwikkelen en volledig geautomatiseerde drone-vluchten binnen fabriekshallen mogelijk te maken, heeft IPH al een vervolgproject aangevraagd. De visie voor de toekomst: voor het vastleggen van lay-outs hoeven de ingenieurs niet meer naar de klant te reizen, maar kunnen ze hun drone per post verzenden. Deze vliegt volledig automatisch door de hal en uploadt de foto’s in de cloud. Het vastleggen van de lay-out zou met die oplossing veel goedkoper zijn en kan toegepast worden in fabrieken wereldwijd – zonder dure en voor het milieu schadelijke zakenreizen.