Future Human Machine Interface
Augmented Reality
Augmented (= erweiterte) Reality (kurz: AR) ist eine neue Form der Mensch-Technik-Interaktion, bei der virtuelle Objekte in realen, durch eine Videokamera bereitgestellte Szenen in Echtzeit so eingefügt werden, dass sie räumlich korrekt positioniert sind und so das reale Bild ergänzen. Auf diese Weise verschmilzt die digitale Information mit der Umwelt des Benutzers. Potentielle Anwendungen AR-gestützter Systeme sieht Rittal in den Bereichen Service/Wartung, digitale Fabrik- und Andlagenplanung und Training.
Augmented Reality in der Fertigung
Die stetig wachsende Produktivität der deutschen Wirtschaft hängt in entscheidendem Maß von der Digitalisierung bzw. Virtualisierung von Produkten und Produktionsmitteln ab. Die konsequente Fortsetzung im nutzergerechten Transfer in die Realität, d.h. zum verkaufsfähigen Produkt bzw. für die die Produkte fertigenden Produktionsmittel ergibt weiteres Potential. Enorme noch freizusetzende Produktivitätspotentiale liegen in der Nutzung der produkt- und produktionsbegleitenden digitalen Information während des vollständig digitalisierten Lebenszyklus von der virtuellen bis zur realen Entstehung oder Nutzung.
Um diese Potentiale auch bei Rittal besser zu nutzen, arbeitet Rittal aktiv im BMBF-geförderten Forschungsverbundprojekt AVILUS mit, das mit einem Fördervolumen von fast 22 Mio € eines der weltweit größten Projekte dieser Art ist. Neben Rittal sind auch u.a. Siemens, Volkswagen, Daimler, Kuka oder Carl Zeiss beteiligt. Zielsetzung ist auch, diese Technologien mittelfristig in der Brennstoffzellen-Fertigung in Burbach umzusetzen.
Weitere Informationen: www.avilus.de
Avilus ist ein Projekt der Innovationsallianz Virtuelle Techniken gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).
Augmented Reality im Datacenter
Weitere interessante Einsatzbereiche für Augmented Reality liegen im Bereich Service und Wartung von Rechenzentren. Das Rittal-Szenario, welches erstmals auf der Hannover Messe 2008 präsentiert wurde, bietet dem Anwender wirkungsvolle Unterstützung im Bereich Monitoring und Maintenance im Rechenzentrum. Auf einen Blick werden rackbasierte Informationen über wichtige Parameter wie Energieverbrauch und Schaltschrankinnentemperaturen auf einem mobilen PC vor Ort visualisiert. Der Techniker vor Ort hat damit sofort alle relevanten Informationen im Blick.
Zum Beispiel signalisiert rote Farbgebung das Überschreiten zulässiger Temperatur-Höchstwerte. Der Anwender kann im Störfall sofort reagieren. Klare Handlungsanweisungen vereinfachen die Arbeit der Techniker bei Wartungseingriffen. Die Rittal-AR-Lösung, die zukünftig an das Wireless-Monitoring-System gekoppelt werden könnte, stellt damit ein innovatives Konzept für das Rechenzentrum der Zukunft dar.
Lösungsvisualisierung mit Augmented Reality
Alle Rittal Bedienmöglichkeiten auf einen Blick - an einer konkreten Maschine virtuell dargestellt und in eine reale Anwendungsumgebung hineinplatziert: Auch hier bietet Augmented Reality eine technologische Plattform. Auf Basis vorhandener 3D Modelle von Rittal Mensch-Maschine-Produkten aus RiCAD 3D können animierte Augmented Reality Visualisierungen erstellt werden, die die unendlichen Möglichkeiten des Rittal Produktspektrums darstellen. Somit können auf Messen oder in Showrooms auf kleinstem Raum zahlreiche Lösungsvarianten virtuell dargestellt werden, ohne die Produkte alle real zu präsentieren. Dieses Konzept wurde erstmals auf der Hannover Messe 2008 vorgestellt.
Lösungsvisualisierungen auf www.rittal.de »
Augmented Reality für Wartung und Montage
Eine Montageanleitung in Form virtueller 3D-Objekte, die in das Sichtfeld des Monteurs eingeblendet werden, ist der Kerngedanke bei der Nutzung von Augmented Reality-Technologie für den Wartungs- und Montagebereich. Auf diese Art kann für den Monteur beispielsweise ein erklärender Text fest im Sichtbereich eingeblendet werden, ein virtueller Pfeil auf eine wichtige Stelle verweisen oder ein modelliertes Objekt räumlich korrekt einer Maschine hinzugefügt werden.
Gemeinsam mit unterschiedlichen Technologiepartnern wie dem Fraunhofer IGD, dem ZGDV oder InnoTeamS untersucht Rittal seit einigen Jahren die Einsatzmöglichkeiten von Augmented Reality im Bereich Wartung und Service.
Ein erster Demonstrator wurde 2006 auf der Hannover Messe und der SPS in Nürnberg vorgestellt. Am Beispiel einer Rückkühlanlage wurde ein AR-gestütztes Serviceszenario demonstriert, bei dem der Monteur durch Einblendung von virtuellen Hilfsinformationen Schritt für Schritt durch den Wartungsprozess geführt wird. Die 3D Objekte werden räumlich korrekt und an passender Stelle eingeblendet und geben optimale Unterstützung beim Austausch eines defekten Durchflusswächters.
Das Tracking, also die Positions- und Blickrichtungsbestimmung des Betrachters, ist bei diesem ersten Prototypen von Rittal noch markerbasiert, was allerdings eine Präparation der Maschinenteile mit optischen Markern, die als kleine Täfelchen mit individuellen Mustern ausgeführt sind, erforderlich macht. Zudem ist das markerbasierte Tracking besonders anfällig bei Verschmutzung und wechselnden Lichtverhältnissen und damit im industriellen Alltag kaum praktikabel.
Daher befassen sich aktuelle Forschungsprojekte derzeit intensiv mit der markerlosen Objekterkennung. Bei diesen videobasierten Tracking-Verfahren werden die Bildgeometrien mit Geräte-Geometrien verglichen. Diese können beispielsweise aus vorhandenen CAD Modellen generiert werden.
Auf der Hannover Messe 2007 konnte bereits ein markerloses Tracking demonstriert werden, das auf der Detektion von Featurepunkten und -kanten basiert. Daneben wurde erstmals ein PDA-basiertes Augmented-Reality-System vorgestellt.
Rasante Entwicklungen auf dem Gebiet "Mobile Computing" haben in den letzten Jahren enorme Leistungssteigerungen bei Pocket-Computern, PDAs und Smartphones bewirkt. Heute schon stehen Systeme zur Verfügung, die Anwendungen im Bereich 3D-Computergraphik unterstützen und diese Entwicklung wird sich in den nächsten Jahren fortsetzen. Diese mobilen Systeme sind für Augmented Reality (AR) Anwendungen bestens geeignet und werden die Einsetzbarkeit und Akzeptanz von mobilen AR-Anwendungen erheblich steigern.
Bei diesem System tritt der PDA tritt an die Stelle des Graphik-Laptops. Der PDA ist mit einer Kamera ausgestattet, mit der der Servicetechniker ein Standbild der Rückkühlanlage aufnimmt. Mit Hilfe von markerbasierten Trackingverfahren wird dieses aufgezeichnete Standbild registriert und die multimedialen Animationen werden lagerichtig in dieses Standbild eingeblendet.
Zusätzlich dazu stellt das System eine Telekonsultationskomponente zur Verfügung: Während der Wartungsarbeiten aktiviert der Servicetechniker den Konsultationsmodus und kontaktiert bei Bedarf einen Spezialisten in der Service-Zentrale ("Remote Expert"). Dabei wird nun eine kollaborative Bedienungsoberfläche aktiviert, die der Servicetechniker auf dem PDA sieht und die ebenso dem Remote Expert auf seinem Rechner zur Verfügung steht. Servicetechniker und Remote-Expert sehen die Bilder, die mit der PDA-Kamera aufgezeichnet werden und beide sehen die Augmented-Reality-Überlagerung. Zusätzlich können beide Kollaborationspartner die Bildübertragung durch ihre Annotationen ergänzen und während des gesamten Wartungsprozesses miteinander kommunizieren. Damit ist man der Vision des "Fernauges" einen bedeutenden Schritt näher gekommen.
» Download Video: Mobiles Augmented Reality
» Download Flyer: Augmented Reality HMI 2007
» Weitere Informationen zum Thema bei ULTRA
» Weitere Informationen zum Thema bei Fraunhofer IGD