Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Projektüberblick und Motivation
Das Verbundprojekt MARIOW adressiert die Entwicklung eines intelligenten, teilautonomen Unterwasser-Schweißroboters für die Instandhaltung maritimer Infrastruktur. Ziel ist es, mit KI-gestützter Bildverarbeitung und moderner Robotik die Qualität, Effizienz und Sicherheit von Unterwasserschweißarbeiten signifikant zu steigern. Die bisherige Durchführung durch Taucher ist sehr aufwändig und somit teuer, sowie technisch limitiert. MARIOW setzt hier an und etabliert innovative Lösungen für automatisierte Wartung und Inspektion.
Wissenschaftliche und technische Ziele
Im Mittelpunkt der Entwicklungen vom Fraunhofer IGD steht die Entwicklung eines robusten Unterwasser-Kamerasystems mit Echtzeit-Bildverbesserung mittels KI-Algorithmen (Autoencoder/UNet). Das System ermöglicht die präzise Erfassung und Vermessung des Schweißprozesses auch bei schwierigen Sichtverhältnissen (Trübung, Blasenbildung, extreme Helligkeitskontraste). Die Integration von Stereo-Kameraaufbauten und markerbasierter Positionierung erlaubt eine millimetergenaue Bestimmung von Schweißkopf und -naht sowie die Korrelation von Bild- und Prozessdaten zur Qualitätskontrolle.
Technische Umsetzung und Innovationen
Das Fraunhofer IGD entwickelte und erprobte mehrere Kamera- und Gehäusekonfigurationen, die auf Edge-Computing-Plattformen (NVIDIA Jetson, Raspberry Pi) in Echtzeit arbeiten. KI-basierte Bildverbesserung wurde mit domänenspezifischen Datensätzen trainiert und in das Gesamtsystem integriert. Ergänzend wurden Algorithmen zur 3D-Abstandsmessung und Schnittstellen für die Einbindung in ein ROS2-basiertes Robotik- und Schweißsystem realisiert.
Ergebnisse und Nutzen
Das Ergebnis ist ein funktionsfähiger Prototyp eines Unterwasser-Bildverarbeitungssystems, das die visuelle Planung, Durchführung und Dokumentation des Schweißprozesses ermöglicht. Die erzielten Technologien sind auf weitere maritime Inspektions- und Wartungsszenarien (z. B. Offshore-Wind, Pipelines, Hafeninfrastruktur) übertragbar und bieten einen wissenschaftlichen sowie wirtschaftlichen Mehrwert für Industrie und Forschung. Die modulare Architektur erleichtert die Weiterentwicklung und den Transfer in Folgeprojekte.
