Langfristige Technologieentwicklung
Die Teilprojekte von AVILUSplus entsprechen in ihren thematischen Schwerpunkten den von den AVILUS-Partnern vorgegebenen Technologien. In direkter Abstimmung mit den AVILUS-Partnern wurden ergänzende Forschungsarbeiten identifiziert, die ein hohes zukünftiges Einsatzpotenzial erwarten lassen. Die Technologien in AVILUSplus sind fünf Themenschwerpunkten zugeordnet:
Grafik: Fraunhofer IFF
Informationsmanagement im Produktlebenszyklus
Das Thema Virtuelle Realität wird vorrangig mit der Vorstellung von visuellen Darstellungen verbunden. Darüber hinaus sind jedoch Informationen notwendig, die das Verhalten der virtuellen Objekte sowie die Reaktionen auf die Interaktion des Benutzers beschreiben. Ein wesentliches Ziel der Technologieentwicklungen ist es deshalb, automatisierte Lösungen zu konzipieren, die in der Lage sind, multimediale Handlungsanleitungen zu erstellen. Zukünftig soll es möglich sein, anhand real durchgeführter Handlungsprozeduren virtuelle Abläufe automatisiert zu erstellen und damit den Entwicklungsaufwand deutlich zu reduzieren.
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DFKI
Simulation und Rendering
Inwieweit virtuelle Technologien produktiv einsetzbar sind und akzeptiert werden, hängt davon ab, wie realistisch, detailliert und physikalisch korrekt Simulationen von komplexen Modellen und von Objektverhalten in virtuellen oder teilweise realen Umgebungen dargestellt werden können. Dafür werden unter anderem Echtzeit-Simulationsverfahren für physikalisch korrektes Objektverhalten entwickelt. Um einen Produktionsprozess virtuell in Betrieb nehmen zu können, muss eine Lösung entwickelt werden, reale Steuerungskomponenten und virtuelle Szenarien zu verknüpfen. Für das Rendering, das aus einem Rechnermodell ein realitätsnahes grafisches Volumenmodell oder eine Animation berechnet, bedeutet das, Produkte und ihre Eigenarten wie z.B. lackierte Flächen physikalisch korrekt und möglichst hochwertig wiederzugeben. Ziel ist eine insgesamt realistischere und detailreichere Bildberechnung.
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Fraunhofer IAO
Tracking
Eine entscheidende Voraussetzung für die Virtuelle und Erweiterte Realität ist das „Tracking“, die Verfolgung von realen Objekten, um Informationen über den Verlauf ihrer Bewegung und ihrer Lage zu erhalten. Bisher arbeiten Tracking-Lösungen nur in speziell dafür markierten Umgebungen und unter eingeschränkten Beleuchtungsverhältnissen. Hier ist es ein wesentliches Ziel, insbesondere die Verfahren des markierungsfreien Trackings hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit zu verbessern.
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Dirk Mahler / Fraunhofer IFF
Interaktion
Dieser Themenschwerpunkt beschäftigt sich mit Technologieentwicklungen, die eine möglichst intuitiv nutzbare und nutzergerechte Mensch-Maschine-Schnittstelle zur virtuellen und erweiterten Realität in Arbeitsumgebungen zum Ziel haben. Dabei sind neben den multimodalen Interaktionsgeräten und Bedienmetaphern auch Fragestellungen zur Nutzerinteraktion über physische Interaktionswerkzeuge (Tangible Interaction) Gegenstand der Untersuchungen. Diese Techniken erlauben es, sensomotorische Fertigkeiten anzuwenden und erschließen somit ein bisher auf Benutzerseite brachliegendes kreatives und produktives Potenzial. Eine effiziente Interaktion in Mixed-Reality-Umgebungen (z. B. unter Nutzung von See-Through-HMDs) kann beispielsweise nur erfolgen, wenn die virtuellen Informationen lagerichtig der realen Welt überlagert werden. Hierfür sind automatische Kalibrierungsverfahren erforderlich, die einfach und schnell durchzuführen sind. Ein weiteres Forschungsziel ist die Entwicklung neuartiger, intuitiv bedienbarer Eingabegeräte auf Basis kraftgekoppelter Sensorik („taktile Haut“), welche zur Steuerung innerhalb von AR- und VR-Umgebungen sowie an realen Maschinen (wie z. B. Robotern) eingesetzt werden können.
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Fraunhofer IFF
Geometrieerfassung
Insbesondere um Planungsfehler bei der Überlagerung von CAD-Daten und realen Modellen aufzuspüren, ist es notwendig, die Geometrie realer Objekte schnell und präzise erfassen zu können. Dabei liegen die Forschungsschwerpunkte auf 3-D-Messverfahren, die mit Technologien der Erweiterten Realität kombiniert werden können.
Die „modellbasierte Objekterkennung und -überprüfung im Nahbereich“ bietet neue Technologien zur Geometrieerfassung und deren Auswertung. Dazu wird a priori Wissen in Form von aus der digitalen Fabrik zur Verfügung gestelltem Modellwissen (Sollinformationen) genutzt. Die zu entwickelnden Technologien nutzen erfasste Bilddaten und Positionsinformationen der zum Einsatz kommenden Aufnahmekameras. Am Beispiel der Werkerassistenz in der variantenreichen Montage ist sowohl eine lagekorrekte Einblendung von Modellinformationen als auch eine Überprüfung jedes einzelnen Montageschrittes möglich. Damit lässt sich z.B. der korrekte Ablauf eines Wartungs- oder Montagevorgangs testen, um bei fehlerhaften Arbeitsschritten ein Warnsignal zu geben.
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