Der Holz-Patch-Roboter

Roboter erkennen Materialfehler und bessern sie aus: Automatisierungstechnik der TU Wien macht Holzverarbeitung effizienter und ressourcenschonender. [...]

Ein gutes Auge und eine schnelle Hand braucht, wer Fehler in Schalungsplatten ausbessern will. Dort, wo ein Stück Ast aus dem Brett herausfallen und ein Loch zurücklassen könnte, muss die Platte ausgebohrt und die Stelle mit unversehrtem Holz ersetzt werden. Diese Aufgabe ist kognitiv und mechanisch anspruchsvoll, aber selbst solch komplexe Arbeiten lassen sich heute von Robotern erledigen. Ein Forschungsteam der TU Wien (Matthias Hofmair, Martin Melik-Merkumians, Martin Böck und Johannes Zajc aus den Arbeitsgruppen von Prof. Andreas Kugi und Prof. Georg Schitter) hat zusammen mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie ein Verfahren entwickelt, mit dem Holzplatten vollautomatisch bearbeitet werden.

HIGHTECH NÜTZT DER WIRTSCHAFT

„Auf den ersten Blick könnte man meinen, bei der holzverarbeitenden Industrie handle es sich um einen Low-Tech-Bereich, doch das ist sicher falsch“, sagt Andreas Kugi vom Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik (ACIN). „Gerade Branchen, in denen die Automatisierung mancherorts noch nicht so weit fortgeschritten ist, können von Regelungstechnik und Robotik enorm profitieren.“

Äste sind bei der Holzverarbeitung ein Problem: Aus einer Schalungsplatte, wie man sie etwa für den Betonbau verwendet, könnte das schlecht mit dem Rest des Bretts verbundene Astholz herausfallen. Das Ausbessern dieser Stellen ist eine mühevolle Tätigkeit, die heute per Hand durchgeführt wird. Nun wurde dafür ein automatisiertes Verfahren entwickelt, das sich auch in der Praxis bereits bewährt: In einem Sägewerk des Projektpartners Lip Opazne Plosce Bohinj in Bohinjska Bistrica, Slowenien läuft bereits erfolgreich eine Prototypenanlage und ergänzt die ansonsten manuelle Korrektur von Holzdefekten. Die Anlage übertrifft den Menschen in ihrer Fähigkeit, Schadstellen im Holz zu erkennen und einzuschätzen, ob sie noch akzeptabel sind oder doch bereits ausgebessert werden müssen. Auch was die Geschwindigkeit und die Präzision betrifft, mit der die Maschine die notwendigen Ausbesserungen vornimmt, ist sie menschlichen Fähigkeiten überlegen.

ZEIT UND WERTVOLLE RESSOURCEN SPAREN

„Holz ist ein wertvoller Rohstoff“, sagt Andreas Kugi. „Das Ziel des Projektes war, den Durchsatz der Maschine zu maximieren und dabei die Ressource Holz optimal zu nutzen. Mit Hilfe intelligenter Maschinen können wir Ausschuss minimieren und Verschwendung verhindern.“

Zunächst wird die Schalungsplatte mit einem Kameranetzwerk gescannt. Dieses erkennt Problemstellen, entscheidet, welche von ihnen entfernt werden müssen und berechnet die minimal notwendige Anzahl an Patches. „Ein Mensch würde sich dabei auf sein Bauchgefühl verlassen und vermutlich mehr Bohrungen als nötig durchführen“, sagt Kugi. Der Roboter entfernt kreisrunde Stücke aus der Platte und ersetzt sie durch einen „Patch“, ein gleichgroßes Stück einer astlosen Holzlatte.