Mit AR zu mehr Effizienz

Mit AR zu mehr Effizienz

Forschung für den nachhaltigen Einsatz neuer Technologien

Wo lässt sich Augmented Reality (AR) im industriellen Umfeld sinnvoll einsetzen? Das Unternehmen Macio hat hierzu das Forschungsprojekt ‚arra‘ ins Leben gerufen. Als Use Case dient die Kontrolle und Reparatur fehlerhafter Platinen in der industriellen Produktion. Denn in der Elektronikfertigung kommt es trotz hochpräziser und automatisierter Produktion immer wieder zu fehlerhaften Ergebnissen, die von Hand repariert werden müssen. AR kann den Reparaturprozess vereinfachen und beschleunigen.

Augmented Reality f?r den professionellen Einsatz: Die App 'arra' zeigt einen nutzenstiftenden Use Case (Bild: Macio GmbH)

Augmented Reality für den professionellen Einsatz: Die App ‚arra‘ zeigt einen nutzenstiftenden Use Case. (Bild: Macio GmbH)

Als Forschungsprojekt hat Macio die App ‚arra‘ (augmented reality repair assistant) konzipiert, um die Anwendung und die Möglichkeiten von AR in einem Szenario mit hohem Realitätsbezug zu testen. Tablet-Computer eignen sich für den professionellen AR-Einsatz: Die Technik ist preiswert, die Einsatzmöglichkeiten vielfältig, der Bildschirm für den Arbeitseinsatz groß genug. Auch Brillenträger, die mit einer AR-Brille Probleme hätten, können Tablets einfach nutzen. Die Beschäftigung mit AR-Brillen führte aber zu der Erkenntnis, dass aktuelle Modelle für den Dauereinsatz am Arbeitsplatz noch nicht geeignet sind. Format, langfristiger Nutzerkomfort und eine sichere Anwendung in einer praktischen Arbeitsumgebung sind zurzeit noch nicht mit den Ansprüchen an das Projekt vereinbar.

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Schritt für Schritt: Die App ‚arra‘ sorgt für Durchblick und zeigt fehlerhafte Stellen auf Platinen für Reparatur-Mitarbeiter direkt auf dem Werkstück an. (Bild: Macio GmbH)

Augmented Reality in der Praxis

Macio als Spezialist für individuelle Softwarelösungen hat als Use Case die Kontrolle und Reparatur fehlerhafter Platinen in der industriellen Produktion ausgewählt. Dort kommt es trotz hochpräziser, automatischer Produktion immer wieder zu fehlerhaften Ergebnissen, die von Hand repariert werden müssen. Aktuell werden dazu die Platinen geröntgt oder elektrisch gemessen und die zu reparierenden Stellen auf einem Bildschirm dargestellt. Mithilfe von AR kann der Reparaturprozess vereinfacht und beschleunigt werden. Durch die gesicherte optische Erkennung der einzelnen Platinen kann eine Verwechslung des Produktes oder der zu reparierenden Stelle vermieden werden. Die App ‚arra‘ assistiert bei folgendem Use Case: Die fehlerhafte, über QR-Code identifizierbare Platine wird gescannt und erkennt den digital vermerkten Fehler. Betrachtet der Reparatur-Mitarbeiter nun die defekte Platine mithilfe eines Tablets und der App ‚arra‘, erhält er die Fehler direkt mittels AR eingeblendet und kann die Reparatur ausführen. Zusätzlich kann er sich das Röntgenbild der Platine perspektivisch korrekt einblenden lassen, also quasi ins Werkstück hineinschauen. Die einzelnen Reparaturschritte und Werkzeugempfehlungen für die Reparatur lassen sich über Kontextmenüs einblenden. Bei Bedarf kann der Mitarbeiter Anmerkungen machen oder Kollegen per Video-Chat zu Rate ziehen.

Anspruchsvolle Rechenaufgabe

Die besonderen Herausforderungen von AR-Anwendungen sind das permanente Tracking und die Kalibrierung, so dass reales und virtuelles Bild tatsächlich genau übereinanderliegen. Durch diesen andauernden Abgleich werden bei einer AR-Anwendung auf dem Tablet die Kapazitäten des Prozessors an ihre Grenzen gebracht, woraus auch das größte Problem im Dauereinsatz resultiert: Selbst bei ununterbrochener Stromversorgung reicht die Akkuleistung der aktuell verfügbaren Konsumergeräte oftmals nicht aus, um die benötigte hohe Rechenleistung von Augmented Reality Systemen über mehrere Stunden zu unterstützen. Als Hardware für ‚arra‘ kommt ein Tablet zum Einsatz, dessen eingebaute Kamera die Verschmelzung von realer und virtueller Welt ermöglicht. Hinzugefügt wurde eine Vergrößerungslinse, die bei Bedarf vor die eingebaute Optik geschwenkt werden kann. Das Tracking der AR funktioniert markerbasiert. Die Software wurde von macio auf Basis einer vorhandenen App programmiert. Grundlegend basiert die Anwendung auf der mobilen Plattform Android (min. API level 15, Version 4.0.3+), dem aus der Spieleentwicklung bekannten Vuforia SDK (Version 5.5.9) und der 3D-Engine ‚Unity‘ (Version 5.3.6). Das Zusammenspiel zwischen Tracking (Vuforia SDK) und grafischer Darstellung (Unity) wird über die von Vuforia bereitgestellte ‚Vuforia-Unity-Extension‘ umgesetzt. Teile der Anwendungslogik sind in C# (Unity) und zum anderen Teil auch in Java (Android) implementiert. Umgesetzt wird die Tracking-Logik von Vuforia vollständig nativ (C/C++), während die Portierung der Anwendung auf Android über Unity erfolgt.

Zukunftsaussichten

Mit dem vorgestellten Use Case zeigt macio, wie ein langfristiger, nutzenstiftender Einsatz von Augmented Reality im professionellen Umfeld ermöglicht wird. Nach der Entwicklung der Anwendung soll die Technologie weiter getestet werden, damit AR langfristig vom Forschungsprojekt zum echten Mehrwert für die Industrie heranreift.

 

Autor:  Joern Kowalewski,
Geschäftsführender Gesellschafter,
Macio GmbH
www.macio.de

 

 

Macio GmbH
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