Center for Vision, Automation & Control

Die Digitalisierung und Automatisierung von Produktionsprozessen sowie die Entwicklung von Assistenzsystemen und autonomen Maschinen stehen im Fokus des Centers for Vision, Automation & Control. Erforscht werden unter anderem ultraschnelle Sensoren, flexible Roboter und Kamerasysteme, mit denen sich autonome Fahrzeuge orientieren können.

Laufend steigt auf die Industrie der Druck, vermehrt in Digitalisierung und Automatisierung zu investieren. Am Center forschen 90 Expert*innen auf den Gebieten Bildverarbeitung, Fusion von Sensordaten, maschinelles Lernen, Data Analytics, mathematische Modellierung für Echtzeitanwendungen, Prozessautomatisierung, System–analyse, Steuerung, Regelung und Optimierung komplexer dynamischer Systeme und Prozesse. Ausgehend von einer gesamtheitlichen Systembetrachtung und einem domänenspezifischen Systemverständnis erarbeiten wir Lösungen von der Einzelkomponente – z. B. spezifische Kamerakonfigurationen zur Qualitätsinspektion – bis zu komplexen Gesamtsystemen, wie einer autonomen Arbeitsmaschine oder der optimierten Steuerung eines komplexen Produktionsprozesses.

High-Performance-Vision-Systeme – Prüfen, Erkennen, Messen Zahlreiche Aufgabenstellungen aus der Industrie, oft gepaart mit hoher Prozessgeschwindigkeit und der Forderung nach einer durchgängigen Online-Erfassung der Produktion, verlangen nach neuen Ideen und Ansätzen im Bereich der Sensorik. Der Forschungsfokus liegt auf Einsatz und Weiterentwicklung ultraschneller

Kamera- und Beleuchtungstechnologien, skalierbaren Embedded Vision Systemen sowie Computational Imaging und maschinellem Lernen. Die Echtzeitfähigkeit der Systeme, auch bei extremen Datenraten, ist essenziell, um eine effektive Steuerung des Produktionsprozesses auf Basis der Sensordaten sicherzustellen. Dies erfordert den Einsatz schneller Einzelkomponenten sowie eine sorgfältig ausbalancierte Gesamtarchitektur von Hardware, Software und Algorithmen („Hardware-Software-Co-Design“). Typische Industrieanwendungen sind Klassifikations-, Mess- und Inspektionsaufgaben von Produkten mit komplexen Oberflächeneigenschaften. Die im Center entwickelten intelligenten Prüfsysteme werden in bestehende Produktionsanlagen integriert, oft in rauer Industrieumgebung. Der Einsatz der AIT High-Performance-Vision-Technologien setzt Maßstäbe im Banknotendruck oder bei der Oberflächeninspektion von Gussteilen sowie Schienen- und Straßenoberflächen.

Complex Dynamical Systems – Intelligente Komponenten und Systeme Jüngste Entwicklungen in den Bereichen Elektronik, Sensorik und Algorithmik ermöglichen neue Lösungen im Produktdesign sowie in der Gestaltung von Wertschöpfungsketten bzw. intelligenten Produktionssystemen. In Kooperation mit der Industrie entwickeln wir maßgeschneiderte Lösungen zur Echtzeitoptimierung von Produktionsprozessen, basierend auf einer Kombination aus physikalisch-basierten und datengetriebenen mathematischen Modellen (digital twin). Ziel ist es, alle vorhandenen Informationen (Prozesswissen, Daten, Modelle, Messungen) systematisch zu nutzen, um den Durchsatz zu optimieren, Ausschuss zu reduzieren und Ressourcen zu sparen. Mit unseren Modellen und den generierten Daten können wir Fehler frühzeitig erkennen bzw. sogar vermeiden, Flexibilität erhöhen und die Mensch-Maschine-Interaktion verbessern. Neben der Entwicklung echtzeitfähiger Optimierungs-, Regelungs- und Schätzverfahren, Diagnosesystemen und adaptiven Lern–algorithmen beschäftigen wir uns mit der optimalen Auswahl und Integration von Sensoren und Aktoren im Gesamtsystem. Unser Team verfügt über Know-how in verschiedenen Bereichen der Antriebstechnik und in der Fusion unterschiedlicher Sensoren. Die Anwendungen reichen von pneumatischen Ventilen über Robotersysteme bis hin zu Bandglühöfen bei der Stahlproduktion.

Autonome Systeme – Fahren, Transportieren, Arbeiten Erfolge mit Assistenzsystemen und ersten Versuchen zum autonomen Fahren im Straßenverkehr erhöhen Interesse und Bedarf an Assistenzfunktionen und Autonomisierung in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen. Öffentlicher Verkehr, Baubranche, Landwirtschaft, Sondermaschinen und Robotikanwendungen sowie Luftfahrt stehen bei unseren Kunden im Fokus. Neben autonomem Fahren oder Fliegen werden auch Lade- und Transportvorgänge, z. B. auf Flughäfen oder zwischen mehreren Werksstandorten, analysiert und neue Lösungen für den autonomen Betrieb entwickelt. Arbeitsvorgänge durch mobile Arbeitsmaschinen wie Bagger, Traktoren, Kehr- oder Mähmaschinen bieten weitere Chancen zur Automatisierung und Effizienzsteigerung. Auch wenn aufgrund der Vielfalt an möglichen Szenarien bisher ein vollautonomer Betrieb eines Straßenfahrzeugs unter allen Wetter- und Umgebungsbedingungen noch nicht möglich ist, erlauben die verfügbaren Technologien schon real einsetzbare autonome Systeme unter bestimmten Randbedingungen, etwa auf Werksgeländen. Dazu werden Technologiekomponenten zur 3D-Umgebungserfassung, Objektklassifizierung, Szenenverständnis und Lokalisierung sowie Pfadplanung entwickelt und in Kooperation mit Industriepartnern in Prototypensystemen integriert. Sicherheits- und Verfügbarkeits–aspekte sind hier wesentlich. Zur Objekt-Klassifizierung und zum Szenenverständnis werden zunehmend AI-Ansätze eingesetzt.

„Die Lösungen des Centers for Vision,

Automation & Control arbeiten 24/7, auch in rauen Industrieumgebungen. Sie steuern die Effizienz und sichern die Qualität der Produktion."

Andreas Kugi, Andreas Vrabl (r.) Heads of Center for Vision, Automation and Control