»Mit der Nutzung des Systems wird der Content permanent verbessert.«

WARTUNG/Industrie 4.0 - Dr. Ulrich Bockholt, Abteilungsleiter Virtuelle und Erweiterte Realität, und Sascha Räsch, Experte für Wartungsszenarien aus der Abteilung Visual Computing System Technologies, vom Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD erklären, wie sich bei industriellen (Instandhaltungs-)Anwendungen von Augmented Reality die Visualisierungs- und Trackingtechnologien direkt mit den CAD-Systemen verknüpfen lassen.

05. April 2019
»Mit der Nutzung des Systems  wird der Content  permanent  verbessert.«
(Quelle: Fraunhofer IGD)

Herr Dr. Bockholt, Herr Räsch, was sind instant3Dhub und VisionLib?

Räsch: Der instant3Dhub ist eine cloudbasierte ›Visualization as a Service(VaaS)‹-Lösung des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD. Sie lässt sich direkt an das Daten-Back-End, also die CAD-Daten, des Kunden anschließen. Dabei belassen wir die Datenhoheit bei den Kunden und können alle Endgeräteklassen bespielen – von Smartphones und Tablets über Augmented-Reality- und Virtual-Reality-Geräte bis zu Notebooks. Der Hub ist eine Art Durchlauferhitzer, der die Daten aufbereitet. Auch die semantischen Informationen – wie Product Manufacturing Information – und Metadaten sind danach noch in den Endgeräten verfügbar. Teil der gesamten Lösung ist es, neue Services hinzufügen und integrieren zu können – beispielsweise mit der VisionLib. Damit ist es möglich, das Tracking und die AR-Technologie verteilt über die Cloud anbieten zu können.

Bockholt: Die VisionLib ist ein Augmented-Reality-System, das speziell für Industrieanwendungen konzipiert wurde. Es gibt zwar viele Angebote zum Thema Augmented Reality, aber mit unseren Lösungen lassen sich 3D-Objekte im Kamerabild erkennen und verfolgen. Wir brauchen als Eingabe immer CAD-Modelle von den jeweiligen Objekten, die dann im Kamerabild angezeigt und für Wartungskonzepte genutzt werden können. Beispielsweise kann ein Motor erfasst werden, zu dem dann Drehmomente visualisiert werden. So wird die Brücke hergestellt zwischen der CAD-Welt und der realen Welt, die mit der Kamera aufgenommen wird. Um die Technologien nachhaltig unterstützen zu können, haben wir im letzten Jahr die Visometry GmbH ausgegründet, die den Vertrieb und den Support der VisionLIB-Technologie übernimmt.

Welches Ziel verfolgt das Fraunhofer IGD mit dieser Lösung?

Bockholt: Es geht darum, die aufwendigen Prozesse in der Content-Aufbereitung zu vermeiden. Es gibt schon einige Augmented-Reality-Systeme, für die die Original-CAD-Daten in ein Modellierungssystem eingelesen werden und in ein geeignetes Format konvertiert werden müssen. Durch die Nutzung unserer ›Software as a Service‹-Infrastruktur, kann man auf die ganze Content-Aufbereitung verzichten und Augmented Reality viel schneller und kostengünstiger integrieren. Die großen Anwendungsbereiche sind Automobilbau, Gebäudemanagement sowie Maschinen- und Anlagenbau.

Welche Voraussetzungen müssen von Kundenseite erfüllt werden, um diese Lösung nutzen zu können?

Bockholt: Das Wichtigste ist, dass die entsprechenden CAD-Daten verfügbar sind. Alternativ kann ein 3D-Scan der zu untersuchenden Umgebung gemacht werden. Dies kann der Fall sein, wenn der Anwender beispielsweise nicht der Hersteller eines Objektes ist, sondern nur für dessen Wartung verantwortlich ist und daher nicht über die benötigten CAD-Daten verfügt. Aus dem 3D-Scan lassen sich dann 3D-Modelle generieren, die gleichermaßen als Referenzmodelle dienen können wie CAD-Modelle.

Räsch: Da wir primär Webtechnologien einsetzen, können wir alle Endgeräteklassen bedienen. Dabei wird dynamisch skaliert zwischen dem, was das Endgerät machen muss und wie viel der Server beziehungsweise die Microservice-Infrastruktur übernimmt. Der Anwender bekommt immer nur die Informationen, die er auch benötigt.

Sind die Bereiche Wartung und Instandhaltung für Sie dabei besonders im Fokus?

Bockholt: Es gibt drei Bereiche, die wir angehen. Der erste Bereich umfasst die Unterstützung und Anleitung bei der Wartung. Industrie 4.0 ist der zweite Bereich. Dazu gehören ein Soll-/Ist-Abgleich zwischen digitaler und realer Welt und die Überprüfung auf eventuelle Diskrepanzen. Dabei ist die Augmented Reality eine Kerntechnologie, da damit ein permanenter Abgleich möglich ist. Beim dritten Bereich handelt es sich um eine automatisierte Qualitätskontrolle, für die zum Beispiel über einer Produktionslinie ganze Kamera-Arrays aufgebaut werden, um Produktionsfehler aufgrund der CAD-Daten zu erfassen.

Räsch: Der instant3Dhub hilft den Kunden bei der internen Vernetzung zwischen Visualisierungsdaten und Business Cases. Die 3D-Daten stehen dabei ohne manuelle Aufbereitung komplett automatisiert zur Verfügung.

Muss denn jederzeit eine Internetverbindung gegeben sein?

Räsch: Es ist auch möglich, zeitweise offline zu sein. Dann wird mit Caches gearbeitet, die die Daten für eine gewisse Zeit vorhalten, um Lücken in der Netzwerkverbindung zu überbrücken.

Welche Möglichkeiten bietet die Verbindung von instand3Dhub und VisionLib für die Fernwartung?

Bockholt: Wir nutzen den Standard WebRTC – also Web Real-Time Communication –, um einen Remote-Experten in ein Wartungsszenario zuzuschalten. Dieser bekommt dann die Kamera von dem Wartungstechniker übertragen und kann Hinweise geben, wie ein Reparaturschritt auszuführen ist. Das Schöne ist, dass das Remote-Experten-Tool eine Art Autorensystem ist für die Augmented-Reality-Anwendung. Wenn dort Content beschrieben und hinzugefügt wird, wird dies auch in Relation zur realen Maschine gespeichert. So steht der ganze Content in der nächsten Sitzung wieder zur Verfügung. Mit der Nutzung des Systems wird der Content permanent verbessert, sodass der Remote-Experte immer weniger zugeschaltet werden muss.

Gibt es Maschinen oder Anlagen, für die sich das System eher weniger eignet?

Bockholt: Je größer die Umgebung ist, die mit dem Augmented-Reality-System abzulaufen ist, umso komplexer wird die Anwendung. Das schwierigste Szenario ist eine Baustelle, wenn beispielsweise ein neues Gebäude entsteht und sich die Umgebung komplett verändert. Ein Abgleich von den CAD-Daten zu der dynamischen Umgebung ist in dem Fall komplex und nur schwer möglich. Am Fraunhofer IGD laufen dazu Forschungsprojekte, in denen Building Information Models mit Augmented Reality zusammengeführt werden. Auf der Hannover Messe wird dazu ein erster Demonstrator zu sehen sein.

Erschienen in Ausgabe: 01/2019
Seite: 8 bis 11