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Wissenschaftliche Hilfskraft

Tracking ausgedehnter Objekte in Bandsortieranlagen (Kooperation mit dem Fraunhofer IOSB)

Abb. 1. Bandsortieranlage.
Abb. 2. Schüttgut.

Problemdarstellung: Für eine Sortierung in eine Gut- und Schlechtfraktion bei Schüttgütern wie Diamanten, Edelsteine, Minralien, Granulaten sowie Obst und Kräuter gibt es verschiedene Prinzipien, wobei hier lediglich Bandsortieranlagen betrachtet werden sollen (siehe Abb. 1). In Bandsortieranlagen wird das Schüttgut durch Aufbringen auf ein Förderband zunächst vereinzelt und danach mit definierter Geschwindigkeit von 3-4 m/s abgeworfen. In der Flugphase werden die einzelnen Objekte in einer kurzen Sichtzone durch Sensoren - typischerweise Hochgeschwindigkeitszeilenkameras - gesichtet, lokalisiert und klassifiziert. Zum Ausschuss gehörende unerwünschte Objekte werden schließlich mit Hilfe von Druckluftdüsen aus dem Objektstrom ausgeblasen.

Schwierigkeiten: Bisher wird davon ausgegangen, dass die Objekte sich nach der Sichtung im freien Fall auf geraden Trajektorien mit identischem Geschwindigkeitsverlauf bewegen, was aber nicht immer der Fall ist. Vielmehr ändern sich zum einen die Fluggeschwindigkeiten der Objekte relativ zueinander, so dass die Ausblaszeitfenster relativ konservativ gewählt werden müssen. Neben einem unnötig erhöhten Druckluftverbrauch besteht damit auch die Gefahr des Ausblasens von falschem Material, was zu einer Verminderung der Sortierleistung führt. Zum anderen fliegt ein Objekt nach Verlassen des Bandes nicht notwendigerweise gerade in Bandrichtung weiter. Ein korrektes Ausblasen erfordert damit das Wissen über die tatsächliche Trajektorie.

Neuer Ansatz: Tracking ausgedehnter Objekte In einem neuen Ansatz soll deshalb die Verwendung von Verfahren zum Tracking von ausgedehnten Objekten untersucht werden. Dabei sollen die Objekte wieder über einen kurzen Teil der Flugbahn gesichtet werden, wobei nun neben Klassifikation und Ortsbestimmung eine Verfolgung der Objekte und, insbesondere bei Ausschussmaterial, eine Prädiktion ihrer zukünftigen Flugbahn durchgeführt werden soll.

Was könnte der neue Ansatz bringen? Gelingt eine präzise Prädiktion der Traktorie von Objekten, kann durch eine Verkürzung der Ausblaszeitfenster eine höhere Bandbelegung und damit ein insgesamt höherer Durchsatz erreicht werden. Durch ein korrektes Ausblasen auch schräg fliegender Objekte kann die Sortierleistung erhöht werden. Falls zusätzlich eine Klassifikation der Objektform möglich ist, sind auch neue Klassen von Sortieraufgaben denkbar.

Herausforderungen: Für den neuen Ansatz ergeben sich zwei Hauptherausforderungen. Die erste Herausforderung resultiert aus den für hohe Durchsätze erforderlichen hohen Bandlaufgeschwindigkeiten. Damit verbleiben für die Sichtung, Verfolgung, Klassifikation und Prädiktion der Objekte typischerweise nur Zeitschlitze von etwa 20ms. Die zweite Herausforderung ergibt sich aus der großen Anzahl von zu verfolgenden Objekten. Der Tracker muss also die Verfolgung von Tausenden eng liegenden Objekten beherrschen (siehe Abb. 2).

Aufgabenstellung:

  • Einarbeitung in Problemkreis
  • Experimentelle Evaluation
  • Extraktion von Messinformationen aus Bildern, zunächst offline


Diese HiWi Stelle wird gemeinsam von der Abteilung Sichtprüfsysteme des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) (Prof. Thomas Längle) und ISAS betreut.


Weitere Informationen (auch zu verwandten Themen und Studien-/Diplom-/Bachelor-/Masterarbeiten) gibt es bei:

Florian Pfaff

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