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Fensterblick in die virtuelle Welt

Virtuelle- und Erweiterte Realität zur effektiveren Produktentwicklung

Technologien der Virtuellen- und Erweiterten-Realität werden für Wirtschaft und Industrie immer wichtiger, versprechen sie doch eine schnellere und günstigere Produktentwicklung, eine einfachere Wartung von Geräten und besseren Service für die Kunden. So präsentierten Wissenschaftler vom Fraunhofer IGD ein mobiles Augemented-Reality-System, das Service-Techniker bei Wartungsarbeiten unterstützt. Die Forscher bieten mit dem MovableScreen ein Fenster in die virtuelle Welt, das zur Visualisierung von Anlagen- und Architekturmodellen eingesetzt werden kann.

Rubrik: Interaktion      Tag: 3D,Virtual-Reality
MovableScreen

MovableScreen

Mit dem System MovableScreen kann der Nutzer intuitiv durch Virtuelle Realitäten navigieren. Durch drehen eines Displays auf einer rotierbaren Säule eröffnet sich dem Nutzer das virtuelle Modell.

© Fraunhofer IGD   Lupe

Eine schnellere und günstigere Produktentwicklung, eine anschaulichere Vermittlung von Lehrinhalt oder realistischere, interaktive Darstellungen von 3D-Modellen - dies sind einige der Vorteile, die der Einsatz von Virtueller oder Erweiterter Realität bringt. Dementsprechend kommen die beiden verwandten Technologien zunehmend zum Einsatz. Zwei Beispiele dafür stellt das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD vor.

Fenster zur virtuellen Welt

Mit dem System MovableScreen kann der Nutzer intuitiv durch Virtuelle Realitäten navigieren. Dazu haben die Wissenschaftler ein interaktives Display auf einer rotierbaren Säule angebracht. Über Sensoren wird die Rotation des Displays erfasst und auf die Navigation in der virtuellen Welt übertragen. Dreht der Nutzer die Säule, wird diese Rotation auf das 3D-Modell übertragen und er kann sich im virtuellen Modell umschauen. Für den Gang durch die Szenerie hindurch drückt er einen Interaktionspuck. Eine zusätzlich im Display integrierte Head-Tracking-Kamera erfasst die Augenbewegung des Benutzers und richtet die Darstellung der virtuellen Szene der Blickrichtung des Nutzers entsprechend aus. "Durch die MovableScreen können Benutzer durch virtuelle Welten navigieren, die bislang noch keinerlei Erfahrungen mit 3D-Computergraphik haben.

Die Anpassung der Darstellung an seine Blickrichtung vermittelt dem Nutzer dabei den Eindruck, durch ein Fenster in die virtuelle Welt hinein zu schauen," so Michael Zöllner, Mitarbeiter der Abteilung Virtuelle und Erweiterte Realität des Fraunhofer IGD. Eingesetzt werden kann das System beispielsweise zur lebendigen Visualisierung von Architekturmodellen. "Die MoveableScreen ist intuitiv bedienbar und für die verschiedensten Anwendungsbereiche einsetzbar - etwa zur Visualisierung von virtuellen Fabriken oder Anlagen sowie zur virtuellen Architekturbegehung," erklärt Zöllner weiter.

Virtuelles Kompetenznetzwerk 

Die MovableScreen wird mit dem VR-System Avalon betrieben, das im Rahmen des Virtuellen Kompetenznetzwerks zur Virtuellen und Erweiterten Realität (ViVERA) entwickelt wird. In diesem Netzwerk vereinigen fünf Fraunhofer-Institute und deren Partneruniversitäten branchenübergreifend ihre Kompetenzen, um die internationale Spitzenposition Deutschlands in den Bereichen Virtuelle und Erweiterte Realität weiter auszubauen. Die Forschungsergebnisse sollen vor allem kleinen und mittleren Unternehmen zugänglich gemacht werden.

Erweiterte Realität für Service und Wartung

Gemeinsam mit der Rittal GmbH & Co. KG sowie der InnoTeamS GmbH stellen die Wissenschaftler des Fraunhofer IGD außerdem zwei mobile AR-Anwendungen zur Unterstützung von Wartungsarbeitern vor.

Im ersten Anwendungsbeispiel erhält der Servicetechniker eine AR-gestützte Wartungsanleitung. Dazu trägt er eine Datenbrille und hat ein PDA dabei. Über die im PDA integrierte Videokamera nimmt er ein Bild der Maschine auf. Nachdem er den Prozess per Spracheingabe eingeleitet hat, wird der Servicetechniker Schritt für Schritt durch den komplexen Arbeitsprozess geleitet. Dazu erhält er über die Datenbrille 3D-Animationen, die lagerichtig über der Maschine angezeigt werden. Diese Animationen erläutern ihm, welche Handgriffe er erledigen muss. "Die Anleitung ist sehr intuitiv. So können selbst unerfahrene Mitarbeiter komplexe Aufgaben übernehmen. Außerdem hat der Techniker beide Hände für seine Arbeiten frei und muss sich nicht mehr in gedruckten Handbüchern zurecht finden," beschreibt Dr. Didier Stricker, Leiter der Abteilung Virtuelle und Erweiterte Realität am Fraunhofer IGD, die Vorteile des Systems.

Im zweiten Beispiel, der AR-gestützten Telekonsultation, gibt der erfahrene Serviceexperte vom Büro aus seinem neuen Kollegen Hilfestellung bei der Wartung einer Maschine. Dazu trägt der Mitarbeiter an der Maschine eine Datenbrille, über die er die Anleitung in Form von 3D-Animationen erhält. Die Bilder der PDA-Kamera werden zum Experten ins Büro übertragen. So kann er jederzeit Stand und Fortschritt der Arbeiten verfolgen. "Selbstverständlich können die beiden auch miteinander kommunizieren und der Kollege im Büro kann Audio- oder visuelle Informationen in das Sichtfeld des Servicetechnikers vor Ort einblenden," so Stricker.

Beide Entwicklungen basieren auf den Ergebnissen des EU-IST-Projekts ULTRA (Ultra portable Augmented Reality for industrial maintenance applications). Ziel des Projekts ist es, die immer größere Leistungsfähigkeit mobiler Endgeräte wie PDAs oder Pocket PCs für AR-Anwendungen zur nutzen und so mobile Servicetechniker bei komplexen Wartungsarbeiten zu unterstützen. Aktuell werden die Entwicklungen in verschiedenen Unternehmen unter realen Bedingungen getestet.

Weitere Informationen zu ULTRA erhalten Sie im Internet unter http://www.ist-ultra.org.

Quellennachweis

[1]Fensterblick in die virtuelle Welt aus idw

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