Augmented Reality

Schnell, präzise und für Jeden nutzbar – AR-Anwendungen im industriellen Einsatz

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Intuitiver Zugriff auf Produktdaten des Digital Twin dank Augmented Reality.
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Intuitiver Zugriff auf Produktdaten des Digital Twin dank Augmented Reality. (Bild: Fraunhofer IGD, Siemens AG)

Mit den neuen Versionen von Instant-3D-Hub und Vision-Lib vom Fraunhofer IGD können Augmented Reality-Anwendungen erstmals in der Cloud ("Software as a Service") ausgeführt werden. Fraunhofer IGD löst so ein zentrales Problem bei Augmented Reality, da die Umsetzung bisher die umfassende CAD-Datenbreitstellung erforderte.

Die interaktive 3D-Visualisierungs-Plattform Instant-3D-Hub und die AR-Tracking-Technologie Vision-Lib verzichten auf eine aufwendige Reduktion der CAD-Daten, dadurch kann das volle Potential der nativen Daten ausgeschöpft werden. Die CAD-Daten bleiben ausschließlich in der Infrastruktur des Industrieunternehmens gespeichert, während nur die für die aktuelle Visualisierung relevanten Daten in Echtzeit auf mobile Endgeräte übertragen werden.

Augmented Reality auch in der Industrie anzuwenden, ist längst keine Zukunftsmusik mehr. Von der Montage, über die Qualitätssicherung bis zur Wartung und Reparatur liegt in industriellen AR-Anwendungen enormes Potenzial zur Prozessoptimierung. Im Mittelpunkt steht der Digital Twin als das digitale Replikat zu jedem real existierenden Objekt. Dieses beinhaltet neben den CAD-Daten auch diverse andere Informationen, Metadaten zur Beschaffenheit einzelner Bauteile oder verwendeter Materialen. Der Zugriff auf diese Daten ist von hoher Bedeutung und kann an vielen Prozessabschnitten gewinnbringend eingesetzt werden.

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Hoher Aufwand für visuelle Aufbereitung der Daten

Der enorme Umfang an Daten, der mit der Nutzung des digitaler Zwillings einhergeht, ist jedoch nicht einfach zu handhaben. Für die Visualisierung von 3D-Modellen wird die Datenmenge daher um ein Vielfaches reduziert, hinterlegte Metadaten gehen dabei verloren. Um diese 3D-Visualisierung zu erstellen, werden bislang spezielle Software und eigens dafür eingerichtete Rechner benötigt. Die visuelle Aufbereitung für industrielle Anwendungen erfordert zudem nicht nur Fachwissen, sondern auch lange Bearbeitungszeiten. Denjenigen, die durch den Zugriff auf die Plandaten einen echten Mehrwert für ihre alltägliche Arbeit ziehen würde – den Monteuren, Kontrolleuren oder Einkäufern – bleibt der Zugang verwehrt.

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Visualisierung von 3D-Modellen beschleunigen

Mit dem neuen Release des Instant-3D-Hub stellt das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD eine Plattform bereit, mit der die Visualisierung von 3D-Modellen auf Basis originärer CAD-Daten beschleunigt wird. Auf Grundlage der Plattform können immense Datenmengen unabhängig des verwendeten Geräts – AR-Brille, Tablet oder Smartphone – automatisch und in Echtzeit visualisiert werden. Neu ist die Integration der Vision-Lib, einer AR-Tracking-Bibliothek, lizenziert durch die Visometry GmbH, einer Ausgründung des Fraunhofer IGD. Bereits jetzt ist sie ein leistungsfähiges Tool, um Objekte in 3D zu erfassen und für die AR-Visualisierung vorzubereiten. Das Tracking, also die exakte Positionsbestimmung von Objekten im Kamerabild, ist die entscheidende Grundlage für AR-Anwendungen, da nur so Zusatzinformationen und überlagerte Informationen exakt eingeblendet werden können. Eine genaue Positionierung dieser Informationen in Relation zu dem im Kamerabild sichtbaren Objekt ist essentiell, wenn es z.B. darum geht, Schweißpunkte auf einen Gegenstand zu projizieren. Die Technologie des modellbasierten Trackings arbeitet – im Gegensatz zu anderen Ansätzen am Markt – direkt auf Basis der originären CAD-Datenbestände der Kunden, welche auch für die Visualisierung der 3D-Modelle genutzt werden. Eine aufwendige und interaktive Reduktion der Daten durch IT-Experten, wodurch häufig wertvolle semantische Zusatzinformationen verloren gehen, ist somit nicht nötig.

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Erste Verwendung im Bereich elektrischer Antriebstechnik

Die durch die gemeinsame Verwendung von Instant-3D-Hub und Vision-Lib entstehenden Vorteile erprobt Siemens bereits im Bereich der elektrischen Antriebstechnik. Die Antriebssysteme werden kundenspezifisch gefertigt, hinter jedem Antrieb steht entsprechend ein individueller CAD-Datensatz, der Digitale Zwilling mit sämtlichen Produktspezifikationen. Während des gesamten Produktlebenszyklus werden bei Siemens zukünftig AR-Technologien zum Einsatz kommen. So auch bei der Qualitätssicherung, wie beispielsweise der Prüfung, ob ein gefertigtes Bauteil auch mit dem CAD-Entwurf übereinstimmt. "Mit Instant-3D-Hub können wir sicherstellen, dass die AR-Anwendungen während der gesamten Prozesskette auf das eine, kundenspezifische CAD-Modell zugreifen können", so Dr. Christian Mundo, Digital Officer der Business Unit Large Drives bei Siemens. "Der Vorteil liegt klar auf der Hand. Der Abgleich verläuft cloudbasiert und automatisiert. Instant-3D-Hub gibt uns die Möglichkeit, Objekte einfach zu erkennen, Metadaten können durchgehend zu dem entsprechenden Modell genutzt und eingeblendet werden. Die Fraunhofer-Technologie ist ein zentraler Bestandteil unserer AR-Anwendungen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten liegen bei der Schulung unserer Service-Ingenieure oder dem Kundenservice vor Ort beispielsweise zur schnellen Erkennung eines defekten Bauteils."

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Datentransformation zur Vorbereitung für den 3D-Druck

Derzeit forscht das Fraunhofer IGD außerdem an der Datentransformation zur Vorbereitung für den 3D-Druck direkt aus der Anwendung heraus, beispielsweise für benötigte Ersatzteile. Die Einrichtung größerer Kollaborationsmöglichkeiten, durch die mehrere Endgeräte an derselben AR-Session teilnehmen können, soll Fernwartungsszenarios erleichtern. Eine weitere Vision für die Zukunft ist die Integration einer Erkennung vorher unbekannter Objekte unter Einbindung von künstlicher Intelligenz. (jup)

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