Hüterin des Lichts – oder wie man Kratzer im Lack findet

Karriere bei Fraunhofer

Als Kind wollte Petra Gospodnetic unbedingt Astronautin werden – „und wenn das nicht geht, Wissenschaftlerin“. Letzteres klappte. Seit knapp drei Jahren ist die 27jährige nun am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM und untersucht die Qualität von Oberflächen mithilfe von Licht. Sie entwickelt Algorithmen zur automatischen Oberflächen-Inspektion unter Zuhilfenahme eines Roboterarms, der sich um den Gegenstand dreht. Dadurch lassen sich alle Oberflächen, von der Autokarosserie bis zum Ledermantel, auf Schäden prüfen.

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Mit Licht und visueller Darstellung hat sie sich schon als Gymnasiastin in Kroatien beschäftigt. Denn neben dem humanistischen Gymnasium in Zagreb arbeitete sie als Fotografin. Obwohl Petra Gospodnetic einen mathematisch-technischen Lebensweg eingeschlagen hat, findet sie, „dass humanistische Bildung eine Übersicht über alle Wissensgebiete gibt“ und den Ursprung allen Denkens untersucht. Vielseitig interessiert wie sie ist, wollte sie nach dem Abitur entweder Fotografin oder Ärztin werden oder in die Technologie gehen. „Meine Interessen waren immer ziemlich breit gefächert.“ Das hat sie zur Bildverarbeitung gebracht und zum Wunsch, diese durch Informatik voranzutreiben. Mit dem Studium Electrical Engineering and Computing an der Universität Zagreb bekam sie zumindest die Fotografie und die Technologie gut unter einen Hut. In ihrem Studienfach Image Processing hat sie zusammen mit fünf Kommilitonen zum Beispiel einen Algorithmus entwickelt, mit dem man aus mehreren nur teilweise scharfen Bildern ein komplett scharfes gewinnt. Überhaupt gefielen ihr im Studium vor allem die angewandten Projekte und konkreten Problemlösungen.

Eine Nähe zur Informatik liegt bei Petra Gospodnetic quasi in der Familie. Ihr Vater und ihre Brüder sind Informatiker bzw. Mathematiker und arbeiten projektorientiert. Mit ihrer Schwester zusammen lebte Petra Gospodnetic eine weitere Leidenschaft aus – die Tierliebe – und gründete während ihres Studiums ein internationales Pferde-Portal. Darauf konnten sich Reiter und Pferdeliebhaber, vorwiegend aus den Ländern des Balkans, austauschten. Doch dafür hat sie inzwischen keine Zeit mehr und ihr Lebensmittelpunkt ist mittlerweile Kaiserslautern, auch wenn sie mit ihrem 20 Jahre alten roten Twingo noch oft zu ihrer Familie nach Kroatien fährt.

Zu Fraunhofer nach Kaiserslautern kam sie vor gut zwei Jahren. Die Bildverarbeitung schien ihr damals in Kroatien noch nicht sehr weit fortgeschritten sein, deshalb bewarb sie sich beim ITWM – ohne eine klare Vorstellung davon zu haben, was Fraunhofer eigentlich ist. Ihr Vater „fiel aus allen Wolken“, als sie ihm von der Bewerbung erzählte und half mit seinem Fachwissen nach. Unmittelbar vor dem Vorstellungsgespräch unterstütze sie noch die Empfangsdame beim Einfangen eines Eichhörnchens im Gebäude. Petras zukünftiger Chef hatte Verständnis für ihre Tierliebe und sie bekam die Praktikantenstelle für automatische Bildinspektion von Fahrzeuggetrieben. Gegen Ende des Praktikums fragte er, ob sie nicht ihre Master-Arbeit in seiner Abteilung machen wolle. Ihr Thema wurde die Nutzung von Computergrafiken bei der visuellen Oberflächeninspektion. Petra zog nach Kaiserslautern und durfte sogar ihren Hund mit zur Arbeit nehmen.

Die Border-Collie-Dame teilt sich jetzt ein Büro mit Petra und ihrer Kollegin Dascha Dobrovolskij, mit der sie ein System entwickelt: die umlaufende Inspektion. Dabei inspiziert ein Roboter-gestütztes System automatisch Oberflächenfehler. Das System ist bei komplexen Freiformoberflächen, wie gebogenen Bauteilen, besonders effektiv. Ein Roboter nutzt ein CAD-Modell, inspiziert das Objekt und findet dabei sämtliche Kratzer und Dellen. Auf Messen wird dieses System bereits präsentiert. Petra hat es dadurch geschafft, auch den Arztberuf ein wenig auszuüben: Sie deckt mit Bild-Technologie auf, woran Oberflächen kranken.

„Was ich bei Fraunhofer mag, sind die Möglichkeiten.“ Petra Gospodnetic genießt die Arbeitsatmosphäre, „entspannt und trotzdem effizient“, wie sie sagt. Wenn sie Hilfe braucht, ist immer jemand da und Projekte werden oft im Team realisiert. Gleichzeitig bieten ihr Fraunhofer und die Universität Kaiserslautern die Möglichkeit zu reisen und ihre Fühler auszustrecken. So war sie vergangenen Herbst zum wissenschaftlichen Austausch in Los Alamos (USA). Am Anfang war Petra recht überrascht über die Arbeitsweise dort. Sie geht in der Regel „recht strukturiert“ vor und war von Fraunhofer stringent organisierte Prozesse gewohnt. In Los Alamos wechselten die Projekte und Arbeitsweisen sehr häufig, aber bald hatte sie sich daran gewöhnt. Als sie sah, wie eine Kollegin dort an einem Programm für die Simulation der Meeresströme arbeitete, brachte sich Petra in das Projekt ein. Die Analyse der Ströme erfolgte auf verschiedenen Ebenen und benötigte enorme Rechnerleistungen. Petras Aufgabe war es, die ungeheuren Datenmengen zu filtern und zu visualisieren. Dadurch ließen sich die Bewegungen und Entwicklungen der Meeresströme über eine bestimmte Zeitspanne ablesen.

Petra Gospodnetic ist ein Tausendsassa. Als wären die Doktorarbeit am Fraunhofer ITWM und der Universität Kaiserslautern nicht schon genug, hat sie zwischendrin immer mal wieder zusätzliche Projekte am Laufen: So nahm sie letztes Jahr am Google Summer of Code teil und im Mai ist sie für Fraunhofer Jurymitglied bei den STEM Games Kroatien, einem internationalen Wettbewerb, bei dem Studenten in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen Probleme lösen müssen.

Die Vielfältigkeit ist es auch, was sie an der Bildverarbeitung fasziniert: „Man kann in jedem Bereich damit arbeiten, von der Grafik bis zur Medizintechnik“. Konkret sieht ihre Arbeit so aus: ein Kunde -aus den unterschiedlichsten Branchen – möchte eine Fehleranalyse seiner Oberflächen. „Wir bauen dann ein System, also einen Prototypen zur Inspektion und probieren verschiedene Bildverarbeitungs-Algorithmen aus.“ Aber Petra Gospodnetic hat ein weiteres Ziel: Im Zuge ihrer Doktorarbeit will sie einen Prozess entwickeln, um das Verfahren zu generalisieren. Dadurch sollen auf allen Oberflächen sämtliche Fehler entdeckt werden, unabhängig von der geometrischen Komplexität und dem Verhalten bei unterschiedlicher Lichteinstrahlung. Dafür will sie vier große Bereiche verknüpfen: Bildverarbeitung, Maschinelles Lernen, Computergrafik und Robotics.

Petra Gospodnetic ist geistig und körperlich ständig in Bewegung. Sie wandert und bouldert und man könnte meinen, bei all diesen Aktivitäten schläft sie nur vier Stunden pro Nacht. Aber irgendwie schafft sie es auch noch mit den Hühnern ins Bett zu gehen.

Text: Gabriele Winter

Bild: privat