visTABLE® und Augmented Reality – passt das zusammen?

Motivation

Aktuelle Forschungen und Anfragen hinsichtlich einer möglichen Nutzung verschiedenster Datenbrillen mit visTABLE® sollen Anlass sein, diese Thematik ein wenig näher zu beleuchten. Zudem feiert die HoloLens-Datenbrille (Version 2) aktuell ihren 5. Geburtstag – wir gratulieren!

Das ist der erste von zwei Artikeln zum Thema. Der Folgeartikel zeigt einen möglichen Workflow mit Augmented Reality und visTABLE®.

Für ein gemeinsames Verständnis erläutern wir zunächst einige Begriffe.

Begrifflichkeiten

Virtual Reality (VR) lässt sich mit einer Reise in eine andere Welt vergleichen. Wenn man eine VR-Brille aufsetzt, sieht man Dinge, die so aussehen, als wäre man an einem anderen Ort, obwohl man seinen ursprünglichen Platz nie verlassen hat. Die reale Welt verschwindet, und man taucht vollständig in die virtuelle Umgebung ein. VR wird oft für Spiele und Simulationen verwendet, wo dieser Effekt erwünscht ist.

Augmented Reality (AR) ist wie das Hinzufügen von „magischen“ Dingen zu der bereits bekannten Welt. Man sieht die reale Welt, aber es können auch zusätzliche Elemente wie bspw. Bilder, Texte oder Animationen angezeigt werden, die scheinbar in der Umgebung schweben. AR wird verwendet, um die reale Welt mit hilfreichen digitalen Elementen zu ergänzen. Ein bekanntes Beispiel ist eine App für Touristen, welche zusätzliche Informationen zu Sehenswürdigkeiten einblendet, vor denen man gerade steht.

Mixed Reality (MR) lässt Realität und Fantasie verschmelzen. Man sieht die reale Welt, aber es können auch virtuelle Objekte darin erscheinen, die sich so anfühlen, als wären sie wirklich da. Diese können mit der realen Welt interagieren. MR schafft eine Mischung aus digitalen und realen Elementen, die gemeinsam neue Erfahrungen generieren.

Aktuelle Trends bei Daten-Brillen wie bspw. Video-see-through oder kabelloses Streaming lassen die Grenzen zwischen den o.g. Realitäten immer weiter verschwimmen. Wir lieben Ping-Pong, deshalb folgt hier eine MR-Demo aus dem Freizeitbereich.

Die HoloLens, eine von Microsoft entwickelte Augmented Reality-Brille, wird oft auch als MR-Gerät bezeichnet. Dies soll deren Fähigkeit beschreiben, digitale Inhalte in die reale Welt einzufügen und gleichzeitig eine Interaktion zwischen digitalen Inhalten und realer Welt zu ermöglichen. Dazu kommen wir jetzt.

Eigenschaften und Eigenarten der HoloLens

Die HoloLens war eine der ersten bedeutenden und kommerziell verfügbaren Augmented Reality-Brillen, die große Aufmerksamkeit und Anerkennung in der Industrie und der Öffentlichkeit erhielt. Dieses Gerät erfasst die physische Umgebung des Benutzers sowie dessen Hand-, Sprach- und Blickeingaben und projiziert dann holografische Bilder über transparente Linsen in das Sichtfeld. Im Gegensatz zu bisher oft verkabelten VR-Headsets handelt es sich um ein vollständig autarkes Gerät mit begrenzter Rechen- bzw. Render-Leistung, dafür aber mit Optical-see-through. Schlanke Daten sind wichtiger denn je zuvor.

Neben den hohen Anschaffungskosten fällt bei der Nutzung zuerst das begrenzte Sichtfeld auf. Bei längerer praktischer Nutzung machen sich zudem das relativ hohe Gewicht und die kurze Akkulaufzeit bemerkbar. Bevor es also um die Identifizierung praktikabler Anwendungsfälle geht, sollte man sich dieser – leider zumeist unveränderlichen – Tatsachen bewusst sein.

Potenzielle Anwendungsfälle gemäß VDI 5200 Fabrikplanung – Planungsvorgehen

Beginnen wollen wir aber mit der Theorie und uns dann mehr und mehr der Praxis annähern. Die folgende Tabelle zeigt mögliche Anwendungsfälle von AR-Technologien in sechs von insgesamt sieben definierten Fabrikplanungsphasen auf.

Anwendungsfall	Planungsphase	AR-Potenzial
Datenvalidierung	Grundlagenermittlung	IST-SOLL-Abgleich vorhandener digitaler Daten mit Realwelt
Flussvisualisierung	Konzeptplanung	Visualisierung strukturgebender Materialflüsse
Flächenvisualisierung	Konzeptplanung / Detailplanung	Visualisierung unterschiedlicher Flächentypen
Layoutumgestaltung	Konzeptplanung / Detailplanung	Umpositionieren von Ausrüstungen in vorhandenen baulichen Strukturen
Kollisionsprüfung	Detailplanung / Realisierungs- vorbereitung	Visualisierung von Kollisionen zwischen Ausrüstungen und baulicher Hülle
Umzugssimulation	Realisierungs- vorbereitung	Darstellung des Umzugskonzepts inkl. Engstellen
Betriebsmittel- installation	Realisierungs- überwachung	Kollisionsprüfung mit Gebäude, TGA, Medienversorgung etc.
Realisierungs- dokumentation	Realisierungs- überwachung	IST-SOLL-Abgleich Baustelle
Mitarbeiter-Training	Hochlaufbetreuung	Visualisierung des SOLL-Zustands von Abläufen

Ableitung eines Workflows

Anhand der Erläuterungen und einigen praktischen Experimenten lässt sich ein Workflow ableiten. Dieser beschreibt das Zusammenspiel zwischen Fabrikplanungssoftware und HoloLens. visTABLE® fungiert dabei als „AR-Editor“ für das Gerät, der alle notwendigen Daten unkompliziert bereitstellt. Weiterhin sollte die Mehrzahl der oben genannten Anwendungsfälle mit diesem Workflow abbildbar sein.

1. Erzeugen und Transfer des digitalen Fabrik-Modells – bestehend aus Geometrie- und Meta-Daten (Fabrikplanungssoftware)
2. Laden des digitalen Modells (HoloLens)
3. Verortung des digitalen Modells (örtliche Synchronisation mit der Realwelt)
4. Projektarbeit (fachliche Arbeit)
5. Rückführung der gewonnenen Erkenntnisse in das digitale Modell (fachliches Feedback)

Wie geht es weiter? Der nächste Teil dieser Artikelserie zeigt die prototypische Umsetzung einiger Anwendungsfälle. Eins vorweg: Wir haben kein Head-Up-Display wie bei Terminator erstellt – aber es hat uns doch inspiriert.