Auf Deep Learning basierte Sortierung von Metallschrott

Verbesserte Parametrisierung von Recycling-Systemen durch Deep Learning

© Adobe Stock / Vladyslav - stock.adobe.com

Eine gesicherte Verfügbarkeit an Rohstoffen für die Industrie und die zunehmende Verknappung an Rohmaterialien verstärken die Ziele der Kreislaufwirtschaft. Ein Teil der Kreislaufwirtschaft ist die Recyclingindustrie, durch die es möglich wird, effizient und nachhaltig die Altmaterialien zur Wiederverwendung aufzubereiten. Dies erfordert robuste und präzise Sortiersysteme, die zwischen verschiedenen Materialien unterscheiden können. Die aktuell eingesetzten Systeme verwenden hauptsächlich regelbasierte Methoden, die von menschlichen Experten parametrisiert werden müssen. Hier können Deep Learning basierte Sortiersysteme eingesetzt werden. Diese ermöglichen es, relevante Merkmale für die Sortierentscheidungen von Grund auf aus den erfassten Daten zu erlernen. Die Arbeitsgruppe für Supply Chain Services hat daher eine Proof-of-Concept Lösung für deep Learning basierte Sortierung von Metall-Schrott entwickelt.

Dazu wurde der Ablauf der im Projekt verwendeten Verarbeitungskette beschrieben, die mithilfe von Deep Learning Aluminium von anderen Rohstoffen trennt. Im Prozess werden zunächst die Daten mittels Röntgentechnologie erhoben und mithilfe eines iterativen Prozesses annotiert. Im Anschluss klassifiziert ein trainiertes Modell ob es sich bei einem bestimmten Objekt um Aluminium handelt.

© Fraunhofer IIS

Diese Abbildung zeigt den Ablauf des Deep-Learning-basierten Röntgensortiersystems mit den einzelnen Teilprozessen, die ein Materialstrom durchläuft, bis er sortiert ist. Dabei wird der Materialstrom mit einem Röntgensystem ausgenommen und dient als Grundlage für die Entscheidung des Deep Learning Modelles. Im Anschluss reagiert die Sortiereinheit dem Ergebniss entsprechend.

Sortierung von Aluminium mithilfe von Deep Learning

Die Parametrisierung von Dual-Energy-Sortiersystemen erfordert menschliche Expertise und Aufwand. Daher wurde im Projekt eine Software-Lösung entwickelt, die mittels Deep Learning den manuellen Aufwand reduziert bzw. ersetzt. Hierfür wurde anhand des Machine Leraning Lifecycles eine Verarbeitungspipeline implementiert, die Aluminium im Stoffstrom detektiert. Zudem wurde ein effizienter Annotationsprozess für die Trainingsdaten entworfen, der in Folge verwendet wird, um verschiedene Convolutional Neural Networks (CNN) zu trainieren und in einem Benchmark zu vergleichen.

© Fraunhofer IIS

Das könnte Sie auch interessieren

 

Kernkompetenz

Data Analytics Methoden

Um den Rohstoff »Daten« zu gewinnen, bieten wir als eine von drei ineinandergreifenden Kernkompetenzen an, neue Lösungen für Data Analytics und KI zu entwickeln. Lesen Sie hier mehr darüber, warum wir mit Hilfe von Analytics aus scheinbar unbeherrschbaren Datenmengen und -materialien handhabbare, qualitative Daten und Informationen generieren wollen und wie wir vorgehen.

 

Forschungsfeld

MLOps – Operationalisierung von KI in Produktion und Logistik

Mit Entwicklungsleitlinien für verständliche bedien- und wartbare KI-Systeme (MLOps) wird die operative Nutzung von Machine Learning Methoden für Endanwender*innen ohne KI-Expertise ermöglicht.

 

Data Efficient Automated Learning

Lesen Sie hier mehr über unsere Kompetenzen für mehr Effizienz von KI innerhalb des Machine Learning Lifecycles.  

 

DeKIOps: Demokratisierung von KI mit MLOps

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Demokratisierung von ML-Systemen und der niederschwellige Zugang zu ML-Lösungen für Endanwendende, um dem Fachkräftemangel von ML-Expertinnen und -Experten entgegenzuwirken. Dazu werden Entwicklungsleitlinien für verständlich bedien- und wartbare ML-Systeme entwickelt werden, welche die operative Nutzung dieser ML-Systeme für Endanwender:innen ohne KI-Expertise ermöglichen.