SCHÜTTGUT 2017

•••9••• Innovationen Robot listens to the sound of bulk material Researchers developed an innovative solution for acoustic identication of processes A n innovative solution for voice based machine control, acoustic monitoring of processes, and acoustic identification of ma- terials has been developed by re- searchers at Fraunhofer IDMT. At this year’s Hannover Messe they showed how bulk material can be identified during the filling process based on its acoustic fea- tures (which is important to make sure that the right material is used in an automated production pro- cess). Integrated acoustic event detection “Bag 3 kg of hex screws and take them to the packaging depart- ment” – what used to be a typical instruction to be executed by an employee working in a logistics department will increasingly be a command directed towards a voice controlled robot. But does the robot know which type of screws it is supposed to bag? Yes, it does – because it features inte- grated acoustic event detection. In Hanover, the experts of Fraun- hofer IDMT demonstrated what voice controlled human-machine interaction can look like. The solu- tion is particularly interesting for being used in industrial plants and production facilities, as it allows the use of speech recognition also in noisy environments and in set- tings in which the speaker and the machine to be controlled are lo- cated at some distance from each other. The demonstration fea- tured an industrial robot platform as it is used in automated produc- tion processes. It was shown how the system is able to recognize and distinguish speech and other sounds and how it follows com- mands accordingly. The system features robust speech recogni- tion technology based on state- of-the-art scientific knowledge from psychoacoustics and psycho- physics. Furthermore, the system is able to take acoustic conditions of the environment into account, such as background noise or re- verberation. While the vocabulary used for speech control basically can be chosen at will, users of the system should be aware that the more the vocabulary is specified to the requirements of the indi- vidual application, the better the machine is able to recognize the commands and act accordingly. Acoustic process monitoring “The speech recognition we use in our system can be adapted to cover the full range, from very simple voice based machine con- trol using only a few words to so- phisticated dialogue based con- trol of large robotic systems,” says Dr. Stefan Goetze, co-devel- oper of the system. Apart from speech recognition and voice control, the intelligent algorithms developed by Fraunhofer can al- so be used for acoustic process monitoring (to oversee filling or bottling processes, for example) and acoustic assessment of prod- ucts or materials. The robot identifies bulk material based on its acoustic features during the filling process. Photo: Fraunhofer IDMT Komplexe Substanzen: Forscher nehmen Pulver unter die Lupe Vom Transport über die Lagerung bis zur Formgebung: Detaillierte Analyse der kompletten Produktionskette für mehr Effizienz Die Eigenschaften von Pulvern und ihre Veränderung bei der Ver- arbeitung genau zu erforschen, ist Ziel eines neuen europäischen Forschungsprojekts. Wissen- schaftler der TU Kaiserslautern, der Saar-Uni, aus Belgien, Luxem- burg und Frankreich untersuchen dabei den Transport, die Lage- rung und die Formgebung indust- riell relevanter Pulver. Das Lagern und Verarbeiten von Pulvern stellt die Industrie oft vor Herausforderungen: Sie kön- nen verklumpen und ihre Eigen- schaften verlieren, was etwa bei der Produktion von Medikamen- ten Probleme birgt. „Pulver sind komplexe Substanzen. Bei Mehl kommt es zum Beispiel immer wieder zu Staubexplosionen“, sagt Professor Dr. Sergiy Anto- nyuk, der an der Technischen Universität Kaiserslautern den Lehrstuhl für Mechanische Ver- fahrenstechnik innehat. „Man- che Pulver werden klebrig und andere verfestigen sich bei fal- scher Lagerung derartig, dass sie beispielsweise an der Oberfläche eines Behälters haften bleiben oder in einem Silo nicht rausflie- ßen können“, betont er. „Bei der Lagerung oder dem Transport im Betrieb können sie außerdem ihre Eigenschaften stark verändern, sodass die weitere Verarbeitung erschwert oder unmöglich wird.“ Zusammen mit Saarbrücker For- schern um Professor Dr. Christian Wagner und Kollegen aus Frank- reich, Luxemburg und Belgien möchte das Team um den Kai- serslauterer Verfahrenstechniker die ganze Produktionskette vom Transport über die Lagerung bis zur Formgebung industriell rele- vanter Pulver unter die Lupe neh- men. Dabei geht es von den Mi- kroeigenschaften der einzelnen Partikel bis zu den Makroeigen- schaften des fertigen Produkts. „Wir befassen uns unter anderem mit der Festigkeit und dem Lö- sungsverhalten von Produkten, die aus Pulver hergestellt werden, zum Beispiel Tabletten, Granulate oder Kapseln“, sagt der Professor weiter. „Wir möchten untersu- chen, wie sich die Eigenschaften von einzelnen Mikropartikeln, wie beispielsweise ihre Größe, Form, Feuchte und Adhäsion, während Transport und Lagerung verän- dern und wie diese die Produktei- genschaften beeinflussen.“ Verstehen die Forscher diese Prozesse, können sie passende Gegenmaßnahmen entwickeln. „Denkbar ist die Zugabe spezieller Fließmittel, die dafür sorgen, dass die Pulver wieder frei fließen“, so der Forscher weiter. „Wichtig da- bei ist, dass die Pulver ihre Eigen- schaften nicht verlieren.“ Darüber hinaus werden die For- scher verschiedene Formgebungs- verfahren untersuchen, mit denen aus einem pulverförmigen Materi- al Produkte hergestellt werden können, etwa Tabletten in der Pharmaindustrie oder Granulate, die als Düngemittel oder Katalysa- tor in einem chemischen Prozess zum Einsatz kommen. „Zehn Pro- zent des Weltenergiebedarfs geht in die Verarbeitung von Pulvern“, betont der Professor. „Effizien- tere Verfahrenstechniken bergen hier ein großes Sparpotenzial.“ Professor Sergiy Antonyuk untersucht die Eigenschaf- ten von Pulvern. Foto: Thomas Koziel