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Augmented Reality

Neue Realität

06. März 2020, 08:31 Uhr   |  Autor: Marco Maier | Redaktion: Selina Doulah

Neue Realität
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Die Umgebung kann selbst durch beste Displays nicht so realistisch abgebildet werden, wie Augen sie wahrnehmen. Doch neueste Computertechnik mobiler Endgeräte mit Bildern aus Smartphonekameras zu verbinden, bietet Anwendungen, die Alltag und Arbeit erleichtern oder tolle Spielerlebnisse bieten.

Die Bilder, die von der Kamera des Gerätes von der realen Umgebung aufgenommen werden, können mit virtuellen Objekten angereichert werden, um Informationen zu vermitteln. Bekannt ist das Prinzip von der beliebten Spielanwendung »Pokemon Go«; wo sich bei der Betrachtung der realen Welt durch ein mobiles Gerät virtuelle Lebewesen und Objekte im Raum tummeln, mit welchen interagiert werden kann. Die Technologie kann jedoch nicht nur im Gamingbereich bahnbrechende Veränderungen bringen - vor allem in der Industrie ist die Anwendung von AR eine große Chance.

Augmented Reality Apps

Bild 1: Im PINS Viewer werden Inhalte holographisch dargestellt, um Informationen an der richtigen Stelle bereitzustellen. Quelle: Viscopic
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Bild 1: Im PINS Viewer werden Inhalte holographisch dargestellt, um Informationen an der richtigen Stelle bereitzustellen.

Augmented Reality, was so viel wie »angereicherte« oder »erweiterte« Realität bedeutet, ist eine Darstellungsform, bei der gleichzeitig ein reales sowie ein künstlich erzeugtes Objekt, meist ein Hologramm, zu sehen sind. Dieser Vorgang kann auf einem AR-fähigen Endgerät, wie zum Beispiel iPhones oder iPads oder einer Datenbrille, wie zum Beispiel der HoloLens, erfolgen. Die Kamera des Gerätes filmt kontinuierlich die Umgebung, während Sensoren im Gerät die Entfernung zu Wänden, Gegenständen oder Menschen messen. Auf Basis der Daten blendet das Gerät dann die jeweiligen digital erzeugten Visualisierungen passend in die Aufnahme der Umgebung ein. Im Gegensatz zur Virtual Reality wird hierbei keine neue Umgebung geschaffen, sondern virtuelle Komponenten werden in die reale Welt »eingefügt« und realistisch platziert.

Ruckelfreie Anwendungen

Für die Nutzung der Technologie sind nicht immer Smart Glasses wie die Microsoft HoloLens notwendig. Nicht jeder hat eine solche Datenbrille zur Hand, um AR-Inhalte wiederzugeben. Ein Smartphone oder Tablet reicht mittlerweile aus, um Augmented Reality Apps zu nutzen. Welche Geräte sind also für den Einsatz von Augmented Reality geeignet und welche Voraussetzungen müssen sie erfüllen?

Viele AR-Apps verlangen keine besonderen Voraussetzungen, um AR-Content wiederzugeben. Wenn das Gerät jedoch nicht schnell genug ist, kann die AR-Ansicht ruckeln und hierdurch unrealistisch aussehen. Aus diesem Grund sollte das Smartphone oder Tablet möglichst leistungsstark sein, um solchen Problemen vorzubeugen. Augmented Reality Apps können ganz einfach über den Appstore oder den Playstore installiert werden. Bei Apple gibt es hier sogar eine eigene Kategorie für AR-Apps, was die Auswahl erleichtert und eine Suche wie bei Android-Geräten vermeidet. Bevor eine AR-App installiert wird, sollte jedoch immer auf die jeweiligen individuellen Hardwareanforderungen geachtet werden.

Augmented Reality in der Industrie

Bild 2: Mit Viscopic Steps erstellte 3D-Animationen erleichtern die Arbeit mit und unterstützen das Erlernen komplexer Vorgänge. Quelle: Viscopic
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Bild 2: Mit Viscopic Steps erstellte 3D-Animationen erleichtern die Arbeit mit und unterstützen das Erlernen komplexer Vorgänge.

Welche Vorteile hat die Technologie nun in der Praxis? Nicht nur im Gamingbereich können immersive Medien das Erlebnis signifikant verbessern; auch in fast allen Bereichen der Industrie findet Augmented Reality ein weites Spektrum der Anwendung. Hier hilft AR, Prozesse effizienter zu gestalten und Fehler zu vermeiden, weshalb diese Technologien nicht mehr aus der heutigen Industrie wegzudenken sind.

Im Bereich der Produktion können Anweisungen und Informationen in eine AR-Anwendung integriert werden, damit die Mitarbeiter wichtige Maschinendaten immer im Blickfeld haben. Einzelteile, Zusammenstellungen, verschiedene Optionen sowie wichtige Daten, Fehler und Bauschritte werden angezeigt und erleichtern somit nicht nur den Arbeitsalltag, sondern machen ihn zusätzlich sicherer. Auch die Montage, Bedienung und Wartung eines Produktes ist meist an Anleitungen gebunden. Durch die Nutzung von AR und die in Hologrammen vermittelten Informationen hat der Techniker passgenau immer die Informationen bereitgestellt, die zu diesem Zeitpunkt benötigt werden - an der richtigen Stelle der zu bearbeitenden Maschine.

Die Effizienz von Prozessen kann hierdurch enorm gesteigert werden. Auf dem Endgerät kann zum Beispiel die Anlage zu sehen sein, erweitert mit Montageschritten und Arbeitsanleitungen. Auch kann in das Innere der Maschine gesehen werdem, indem nicht zugängliche Teile an ihrer jeweiligen Stelle visualisiert werden. Dank AR-Systemen können alle wichtigen Informationen sowie Schritt für Schritt Anleitungen im Blickfeld des Anwenders sein, während dieser beide Hände für seine Arbeiten frei hat. In der Industrie muss höchste Sicherheit und möglichst geringer Kosten- und Zeitaufwand gewährleistet sein, um Fortschritte machen zu können. Augmented Reality Techniken bringen viele Vorteile, um diesen Bereich stetig zu verbessern.

Bild 3: Auch komplexe Modelle können durch Viscopic Polygons auf Endgeräten mit begrenzter Rechenleistung dargestellt werden. Quelle: Viscopic
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Bild 3: Auch komplexe Modelle können durch Viscopic Polygons auf Endgeräten mit begrenzter Rechenleistung dargestellt werden.

Hologramme und 3D-Erstellung

Die Erstellung von AR Anwendungen setzt nicht immer einen großen Programmier- und Zeitaufwand voraus. Durch »PINS«, einer AR-Software von Viscopic, können Augmented Reality Inhalte einfach und schnell selbst erstellt werden. Im »PINS Viewer« werden Inhalte holographisch dargestellt, um Informationen an der richtigen Stelle bereitzustellen.

Die Windows-Applikation erzeugt zunächst etwa auf Basis von CAD-Daten eine virtuelle 3D-Abbildung eines Umfelds oder Produkts. Anschließend können per Drag & Drop sogenannte Pins an virtuelle Objekte geheftet werden. Diese stellen unterschiedliche Arbeitsschritte und Checklisten dar und lassen sich mit Informationen wie Bildern, Videos, Ton, Hologramm-Hervorhebungen oder 3D-Animationen ergänzen. Die gespeicherten Arbeitsschritte können über AR-Brillen, wie zum Beispiel der Microsoft HoloLens, geöffnet und auf das reale Umfeld projiziert werden. Mittels des PINS Viewers werden hierbei die Pins an genau der Stelle des Produktes abgebildet, wo sie im Vorhinein am virtuellen Objekt platziert wurden. So können Arbeitsprozesse in unterschiedlichsten Bereichen vereinfacht werden, indem Objekte und Infrastrukturen mit Informationen angereichert werden.

Auch ohne CAD-Modell eines Objekts ist das Generieren von virtuellen Arbeitsschritten nun möglich. Der PINS Live Editor ermöglicht die Erstellung von Pins am realen Objekt. Mittels einer Microsoft HoloLens können die Informationen direkt erstellt und bearbeitet werden, während das reale Umfeld sichtbar ist. Hierbei werden die Informationen am realen Objekt platziert und deren Verortung gespeichert, sodass sie bei dem späteren Abrufen der Arbeitsschritte genau an dieser Stelle wieder erscheinen. Mit »Viscopic Steps« erstellte 3D-Animationen erleichtern die Arbeit mit und unterstützen das Erlernen komplexer Vorgänge.

Nicht nur die Erstellung von AR-Inhalten wird durch die Produkte von Viscopic erleichtert. Eine weitere Applikation, »STEPS«, bietet die Möglichkeit, aus bestehenden Daten interaktive 3D-Schulungsinhalte oder 3D-Animationen zu erstellen und diese als Arbeitsanleitungen oder Trainingsinhalte für Mitarbeiter in denselben Bereichen einzusetzen. In dem »STEPS Editor« lassen sich Komponenten eines CAD-Modells mit Animationen versehen, welche bestimmte Vorgänge oder Zusammenhänge zeigen und darstellen können. Die Simulation von Arbeitsschritten ist als Arbeits- oder Schulungsunterlage sehr hilfreich.

Auch komplexe Modelle können mit »Polygons« auf Endgeräten mit begrenzter Rechenleistung dargestellt werden.

Aufgrund der begrenzten Rechenleistung vieler AR-Brillen wird es bei größeren Modellen schwierig, diese in Echtzeit auf die Smartglasses zu streamen. Für einige Anwendungsfälle ist dies aber nötig. Polygons, ein Tool zur Übertragung von datenintensiven Modellen auf die HoloLens, ermöglicht es, automatisch nicht sichtbare, nicht relevante oder sehr kleine Bauteile eines 3D-Modells zu entfernen. Die Software erlaubt es daraufhin, große Modelle als holographischen Inhalt auf beispielsweise die Microsoft HoloLens zu streamen, ohne dass man sich um die von Datenbrillen begrenzte Rechenleistung sorgen muss.

Marco Maier ist in Linz geboren und hat Technology and Management an der TU München studiert. Während seines Studiums hatte er unter anderem die Möglichkeit, mit Infineon Technologies, Durst Phototechnik und Roland Berger Strategy Consultants zu arbe
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Marco Maier ist in Linz geboren und hat Technology and Management an der TU München studiert. Während seines Studiums hatte er unter anderem die Möglichkeit, mit Infineon Technologies, Durst Phototechnik und Roland Berger Strategy Consultants zu arbeiten. 2015 hat er das Startup Viscopic mit gegründet, wo er für die Bereiche Finanzen und Business Development zuständig ist. marco.maier@viscopic.de

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