Augmented- & Virtual Reality
Die letzte UKUS-Veranstaltung des Jahres, am 17. November 2020, fand erneut sehr erfolgreich in Form eines Online-Seminars statt.
Ein praxisrelevantes Thema und vielversprechende Vorträge sorgten anlässlich der letzten UKUS-Veranstaltung in diesem Jahr für ein erfolgreiches Online-Seminar.
Begrüßt und in die Thematik eingeführt wurden die Teilnehmenden zunächst durch Marco Butz von der IHK Siegen und Laura Pütz vom Siegener Mittelstandsinstitut. Anschließend folgten die spannenden Vorträge der drei Referenten Prof. Dr. -Ing. Andreas Kolb, Florian Jasche und Dipl. Ing. Markus Rall.
Online Akquisition von 3D Daten für AR/VR Anwendungen ist ein Bestandteil des größeren Themengebiets der Bildinformatik, welcher auch unter Visual Computing bekannt ist, erklärte Prof. Dr. -Ing. Andreas Kolb (Universität Siegen). Neben vielen verschiedenen Themenschwerpunkten, wie Computer Visions, Visualization und Machine Learning, sind auch Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) für die Datenerfassung, -repräsentierung und -verarbeitung relevant. Diese technischen Konzepte findet man beispielsweise in Spezialeffekten aus dem Bereich der Filmindustrie oder im autonomen Fahren. ''The Essence of VR is immersion.'' Mit diesem Zitat von John Vice beschrieb Prof. Dr. -Ing. Andreas Kolb die Essence der virtuellen Realität. Hierbei handelt es sich um Integration des Benutzers als aktiven Teil einer virtuellen Welt unter Nutzung seiner nativen menschlichen Sinne. Unter nativen menschlichen Sinnen versteht man das Verlangen zur Erkundung der virtuellen Welt. Also den Wunsch in der virtuellen Welt die Wahrnehmung, wie man sie aus der realen Welt kennt, durchzusetzen. Zudem erklärte er den Unterschied von VR und AR. Bei VR handele es sich um Systeme, die in Echtzeit visuelle, akustischen und haptische Erfahrung synthetischer Welten erlauben. AR hingegen dient zur Überlagerung realer und synthetischer Informationen. Zum Aufbau eines solchen Systems ist für den Benutzer sowohl eine Möglichkeit der Anzeige aber auch der Interaktion notwendig. Besonders wichtig sind auch die Echtzeitdarstellung und Grafik. Schwerpunkt des Vortrages war jedoch die Frage, welche Daten verwendet werden. Hier gibt es verschieden Möglichkeiten. Daten können nicht nur aus einem CAD-Modell, sondern auch aus der realen Welt gezogen werden. Anhand eines Beispiels von PMD Technologies zeigte er, dass Daten von frei beweglichen Tiefenkameras zu Modellen zusammengeführt werden können. Zuletzt erklärte Professor Kolb, dass der Umgang mit dynamischen Szenen sehr herausfordernd ist, jedoch ein Vorteil darin besteht, dass eine volle 3D Übertragung im Bereich des Möglichen ist.
Florian Jasche (Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Siegen) präsentierte den Teilnehmenden einen Einblick in ein Projekt des Kompetenzzentrums zur Entwicklung und Einführung einer AR-Anwendung für die Rüstunterstützung von komplexen Produktionsmaschinen. Das Projekt ist dem Bereich der AR zuzuordnen und wurde im Zeitraum von Mai 2019 bis Dezember 2019 bei dem Unternehmen Westfalia Metal Hoses durchgeführt. Das Unternehmen stellt Metallschläuche her, welche in Abgaskanälen von LKWs eingebaut sind. Mithilfe der Version HoloLens (v1) konnte das Projekt durchgeführt werden. Der Umrüstvorgang ist bei solchen Maschinen besonders komplex, denn er ist nur mit komplizierten Handgriffen und vielen einzelnen Schritten möglich. Zudem erschwert die Vielfalt an Tätigkeiten, die durchgeführt werden müssen und die große räumliche Verteilung den Vorgang. Eine perfekte Problemlösung bietet sich hier durch die vom Kompetenzzentrum erstellte und bereits im Cyberrüsten 4.0 Projekt getestete Ar-Anwendung an. Bei Westfalia Metal Hoses wurden die Ergebnisse der Anwendung mit zwei Maschinenbedienern und dem CIP Manager an Ihre Maschinen getestet. Als positiv empfanden die Testenden die verständliche Anleitung, das Angebot an Foto- und Videomaterial und dass die Anweisungen unmittelbar im Sichtfeld projiziert werden. Jedoch besteht ein Problem im Tragekomfort der HoloLens, da diese schwer ist und beim längeren Tragen durchaus unangenehm werden kann. Auch dass die angezeigten Hologramme aus CAD Daten kommen erwies sich als problematisch, denn dies bedeutet die Daten müssen erstmal vorhanden sein und für die HoloLens vorbereitet werden. Dabei hat diese auch nur eine begrenzte Rechenkapazität und zu viele visuelle Effekte. Normalerweise wird die Datenpflege von ausgebildeten Programmierern oder einer Person mit 3D Modellierungskenntnissen durchgeführt, denn die Datenpflege ist kompliziert und aufwendig. In der weiteren Entwicklung wird daher dem Wunsch nach der Vereinfachung der Anwendung nachgegangen. Dies ist durch die Vermeidung von CAD Modellen und die Ersetzung dieser durch einfache abstrakte Elemente, wie beispielsweise Pfeile möglich. AR ist auch für die Fernwartung eine Bereicherung. So können die Mitarbeiter bei Fragen den Maschinenhersteller kontaktieren und einem Servicemitarbeiter ihr Problem mithilfe der VR-Brille zeigen. Der Servicemitarbeiter kann das Sichtfeld des Anrufers sehen und mithilfe von Markierungen und Erklärungen Probleme und Fehler einfacher beseitigen. Zuletzt kann AR auch als Mensch-Maschine Schnittstelle genutzt werden, um den physischen Mensch-Maschine Kontakt durch eine digitale Interaktion zu ersetzen. Dies zeigte er abschließend anhand der Benutzung eines 3D Druckers.
''Was machen wir mit dieser ganzen Technologie jetzt gerade in dieser Krise?'' Diese Frage stellte Dipl. Ing. Markus Rall (Geschäftsführer Viality AG) rhetorisch an die Teilnehmenden. Aufgrund der durch Covid-19 bedingten Situation mussten wichtige Events, Veranstaltungen und Messen abgesagt werden. Als Lösung wurde ein virtuelles Tool entwickelt und ersatzweise eingesetzt. Das Tool ist dabei vielfältig genutzt werden. Die Viality AG arbeitet branchenübergreifend, denn AR und VR sind in vielen Bereichen anwendbar. Herr Rall präsentierte anhand eines Videos einen Einblick in eine virtuelle Messe, um zu veranschaulichen, was man darunter verstehen kann und dass dies eine durchaus vertretbare Alternative zu realen Messen ist. Mithilfe einer VR-Brille können Teilnehmende eine realitätsnahe Erfahrung erleben. Die Benutzung ist auch ohne eine spezielle Brille möglich. Außerdem sind in der virtuellen Gestaltung einer Messe keine Grenzen gesetzt, sodass man diese auch zukünftig parallel als Ergänzung zu normalen Messen nutzen kann. Zur Kommunikation werden die mittlerweile zum Alltag gehörenden Videochats in verschiedenen Formen genutzt. Auch die Interaktionen kann hier umgesetzt werden, denn die User können mit anderen kommunizieren, Produkte und Dienstleistungen sichten und sich auch bei Interesse zusätzliche Daten anzeigen lassen. Zudem gibt es Angebote für jedes Budget, sodass jedes Unternehmen diese Alternative für sich ausprobieren kann. So kann man Produkte mithilfe von QR Codes zum Leben erwecken oder mit sogenannten Easy Games spielerisch Inhalte vermitteln.
Die nächste UKUS-Veranstaltung findet am 26.01.2021 statt.