Monitoring-Sensorik oft limitiert

Beim Monitoring von Maschinen oder anderen komplexen mechatronischen Systemen geht es neben der Überwachung von Istzuständen der Systeme und Themen wie vorbeugender Wartung auch immer darum, auf Basis der erfassten Informationen neue Systemlösungen mit verbesserten Leistungsparametern realisieren zu können. Neben Systemparametern sind störende Einflüsse wie Temperatur, Feuchte oder mechanische Spannungen sowie deren räumliche Verteilung wichtig. Oft lässt sich an den für eine umfassende Bewertung notwendigen Messpunkten aufgrund funktioneller und räumlicher Beschränkungen keine physische Sensorik platzieren. In der Praxis werden die Störgrößen daher nur an wenigen Stellen durch eine begrenzte Anzahl von Sensoren erfasst. Damit ist der Einsatz geeigneter Gegenmaßnahmen jedoch auch nur eingeschränkt möglich.

KI-basierte virtuelle Sensorik erweitert Lösungsraum

In der Forschungsgruppe VirtuSen arbeitet das IMMS daran, das Monitoring von Systemen mithilfe KI-basierter virtueller Sensorik deutlich zu verbessern. Mit KI-Ansätzen lässt sich komplexes Systemverhalten auf Basis weniger Eingangsgrößen abbilden. Das soll in VirtuSen genutzt werden, um mit wenigen Informationen aus realen Sensoren eine räumliche Verteilung bewerten zu können. Ziel ist, durch zusätzliche KI-basierte virtuelle Sensoren für die Störgrößen das Verhalten des Gesamtsystems vorherzusagen, um anschließend gezielte  Gegenmaßnahmen ermitteln und ergreifen zu können.

Anwendung zur effektiven Präzisionssteigerung von Positioniersystemen

Besonders relevant ist dies für hochpräzise Positionier- und Messsysteme. Kleinste Umwelteinflüsse wie z.B. Temperaturschwankungen und damit einhergehende Materialausdehnung können die zu erreichenden Genauigkeiten im sub-Nanometerbereich erheblich verfälschen. Für Hochpräzisionsanwendungen ist es besonders wichtig, auch die räumliche Verteilung von Störgrößen zu kennen. Umgebungseinflüsse auf solche Systeme sollen sich mithilfe der Ergebnisse aus VirtuSen genauer quantifizieren lassen, um perspektivisch deren Wirkung auf die Positioniergenauigkeit reduzieren zu können.

Ausblick

Fokus des IMMS ist es, mit den Ergebnissen aus VirtuSen die Präzision der am IMMS erforschten Positioniersysteme zu steigern, um zukünftige industrielle Bedarfe abdecken zu können. Auf dieser Grundlage wird als Fernziel angestrebt, die Ansätze auf vielfältige Maschinen, Messtechnik, mechatronische Systeme etc. zu übertragen und deren Performance und Kosteneffizienz erheblich zu steigen.