Erschienen am: 01.03.2018, Ausgabe SPS-MAGAZIN 3 2018

Simulation einer Augmented-Reality-Maschinensteuerung

Bedienkonzepte der Zukunft

Augmented Reality (AR) weckt schon jetzt Erstaunen, doch die Technologie steckt noch in den Kinderschuhen. Was wird erst möglich, wenn sie ihr volles Potenzial entfaltet? Ein Virtual-Reality-Setup zeigt, wie Schichtführer in Werkshallen zukünftig von AR-Datenbrillen profitieren könnten.


Centigrade hat mit DeepSight ein Setup geschaffen, das Anwender in die Rolle eines Schichtführers in einer Festo-Werkshalle versetzt, der per Augmented Reality-Brille Produktionsprobleme beheben kann.
Bild: Centigrade GmbH

Ein Schichtführer steht in einer großen Maschinenhalle und überwacht die Produktion. Von seinem Standpunkt aus kann er die gesamte Halle überblicken. Er hat keinen Laptop bei sich, auch kein Tablet, nicht einmal ein Smartphone. Stattdessen trägt er eine unscheinbare Brille und lässt den Blick langsam über die einzelnen Maschinen schweifen. Lässt er seinen Blick auf einer der Maschinen ruhen, so öffnet sich in seinem Sichtfeld ein Fenster, das die wichtigsten Informationen zum aktuellen Status der Maschine enthält. Der Schichtführer kann so kontrollieren, an welchem Auftrag die Maschine gerade arbeitet, wie hoch die bereits produzierte Stückzahl ist und ob alle Werkzeuge fehlerfrei funktionieren. Wendet er seinen Blick von der Maschine ab, so verschwindet das Fenster wieder und er kann sich erneut frei in der Halle umschauen.

Potenziale von Augmented Reality

Das ist eine vielversprechende Vision, aber mit dem heutigen Stand der Technik noch nicht ohne Abstriche umsetzbar. Der schnelle Fortschritt bei der Entwicklung von Datenbrillen lässt dennoch bei den klassischen Industrien immer mehr Interesse an den neuen Möglichkeiten aufkommen. Neben dem immersiven Eintauchen in komplett digitale Welten (Virtual Reality) ist auch gerade das Überlagern real vorhandener Objekte mit digitalen Informationen (Augmented Reality) reizvoll. Hier ergibt sich besonders für die Industrie das Potenzial, ganze Produktionsabläufe einfacher und effizienter zu gestalten. Mitarbeiter können von der Planung über die Produktion, Logistik, Wartung und Reparatur entlang des gesamten Produktlebenszyklus unterstützt werden.

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Eine Technologie vor ihrer Zeit

Aber wie lässt sich bereits heute auf die Verwirklichung dieser Augmented-Reality- Visionen hinwirken? Centigrade hat gemeinsam mit Festo daran gearbeitet, die versteckten Potenziale von Virtual Reality (VR) und AR aus User-Experience-Sicht zu ermitteln und stellt die Ergebnisse im April auf dem Automatisierungstreff in Böblingen vor. Das Setup ermöglicht es den Nutzern, mittels VR-Brille auf nur 4m2 eine 1.000m2 große Maschinenhalle von Festo in Sankt Ingbert zu erleben und dort beispielhaft in der Produktion auftretende Probleme per Fernwartung zu lösen.

Die Zukunft von Augmented Reality

Mit dem Projekt DeepSight hat Centigrade anhand eines kurzen Szenarios einen Blick in die Zukunft von Augmented Reality geworfen. Gemeinsam mit Festo entwarf das Unternehmen die Vision eines durch AR unterstützten Schichtführers. Hierfür mussten von Grund auf neue Interaktionsparadigmen für die Arbeit mit einer AR-Brille erarbeitet werden. Das Entwicklerteam konnte aufgrund der Nutzung einer Virtual-Reality-Brille eine AR-Brille simulieren, die bereits alle aktuellen Beschränkungen überwunden hat. So konnte der Effekt erreicht werden, bei dem Nutzer tatsächlich das Gefühl haben, mit einer realen Maschinenhalle zu interagieren. Damit Anwender sich in der virtuellen Umgebung präsent fühlen, war es für die Anwendung wichtig, dass die Maschinenhalle und alles, was darin vor sich geht, möglichst real wirkte. Aus diesem Grund wurde für das Projekt anstelle der üblichen 3D-Modelle ein stereoskopischer Realfilm mittels zweier 360°-Kameras aufgenommen. Durch die leicht versetzte Position der Kameras ließ sich gewährleisten, dass der Nutzer auch tatsächlich eine räumliche Wahrnehmung innerhalb des Setups hat. Zusätzlich wurde eine Tonaufnahme erstellt, um die Geräuschkulisse in der Anwendung wiederzugeben.

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Reale Daten für eine virtuelle Anwendung

Für die Entwicklung des AR-Interaktionskonzeptes und des AR-User-Interfaces stellte Festo reale Daten zu Aufträgen der einzelnen Maschinen zur Verfügung. Diese Daten wurden als AR-Elemente gestaltet und sollen dem Nutzer einen Überblick über die aktuell laufende Produktion ermöglichen, wenn dieser seinen Blick auf eine Maschine richtet. Die AR-Elemente sind somit als Overlay direkt in der Maschinenhalle zu sehen.

Fehler intuitiv beheben

Um Anwendern eine einfache Interaktion zu ermöglichen, kommt zusätzlich zur VR-Brille ein Controller zum Einsatz. Durch das Drücken eines Knopfes wechseln sie in die Detailansicht einer Maschine. Auf diese Weise lassen sich Maschinen ausschalten oder ein Werkzeug aussortieren. Für das Projekt wurde das Auftreten eines Fehlers an einem Werkzeug einer Maschine simuliert. Zu einer visuellen Fehlermeldung in Form eines Warndreiecks wird gleichzeitig ein Warnton abgespielt, um den Nutzer auf den Fehler aufmerksam zu machen. Durch das Ausschalten der betroffenen Maschine oder das Aussortieren des fehlerhaften Werkzeugs lässt sich der Fehler intuitiv beheben.

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Mit Augmented Reality die Arbeit erleichtern

Mit dem Projekt DeepSight konnte Centigrade anhand eines Praxisbeispiels unter Beweis stellen, dass AR-Interaktionskonzepte große Potenziale bergen, um die alltägliche Arbeit in der Industrie zu vereinfachen. Virtuelle Overlays lassen sich in die reale Umgebung integrieren und können so bei neuen, aber auch bestehenden Arbeitsabläufen für ein intuitives Verständnis sorgen. Diese Erkenntnisse verdeutlichen, dass die Fabrik der Zukunft durch den Einsatz von AR-Brillen stark profitieren kann.

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