Augmented Reality in der Cloud

Die Forscher des Fraunhofer IGD ermöglichen auf der Grundlage einer Software-as-a-Service-Infrastruktur den routinemäßigen Einsatz von Augmented Reality im Kontext von Industrie 4.0 oder des digitalen Zwillings.

Mit den neusten Versionen von instant3Dhub und VisionLib können Augmented-Reality-Anwendungen in der Cloud ausgeführt werden. Die Reduktion der CAD-Daten entfällt, wodurch das volle Potenzial der nativen Daten ausgeschöpft werden kann. 

Zwei Kerntechnologien des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD gehen künftig Hand in Hand. Durch die Integration der interaktiven 3D-Visualisierungs-Plattform instant3Dhub und der AR-Tracking-Technologie VisionLib wird es erstmals ermöglicht, AR-Anwendungen in einer »Software as a Service«-Infrastruktur auszuführen, um rechenaufwendige Algorithmen in der Cloud auszuführen. Die CAD-Daten bleiben ausschließlich in der Infrastruktur des Industrieunternehmens gespeichert, während nur die für die aktuelle Visualisierung relevanten Daten in Echtzeit auf die Mobilgeräte (zum Beispiel Smartphone, Datenbrille) übertragen werden.

Mit instant3Dhub stellt das Fraunhofer IGD eine Plattform bereit, mit der die Visualisierung von 3D-Modellen auf Basis originärer CAD-Daten beschleunigt werden soll. Auf Grundlage der Plattform können große Datenmengen unabhängig vom verwendeten Gerät – AR-Brille, Tablet oder Smartphone – automatisch und schnell visualisiert werden.

Neu ist die Integration der VisionLib, einer AR-Tracking-Bibliothek, lizenziert durch eine Ausgründung des Fraunhofer IGD. Mit ihr lassen sich Objekte in 3D erfassen und für die AR-Visualisierung vorbereiten. Das Tracking, also die exakte Positionsbestimmung von Objekten im Kamerabild, bildet die entscheidende Grundlage für AR-Anwendungen, da nur so Zusatzinformationen und überlagerte Informationen exakt eingeblendet werden können. Eine genaue Positionierung dieser Informationen in Relation zu dem im Kamerabild sichtbaren Objekt ist essenziell, geht es zum Beispiel darum, Schweißpunkte auf einen Gegenstand zu projizieren. Die Technologie des modellbasierten Trackings arbeitet – im Gegensatz zu anderen Ansätzen am Markt – direkt auf Basis der originären CAD-Datenbestände der Kunden, welche auch für die Visualisierung der 3D-Modelle genutzt werden. Eine aufwendige und interaktive Reduktion der Daten durch IT-Experten erübrigt sich.

Siemens setzt auf AR in der elektrischen Antriebstechnik

Augmented Reality auch in der Industrie anzuwenden, ist längst keine Zukunftsmusik mehr. Von der Fertigung über die Qualitätssicherung bis zur Wartung und Reparatur liegt in industriellen AR-Anwendungen Potenzial für die Prozessoptimierung. Diese durch die gemeinsame Verwendung von instant3Dhub und VisionLib entstehenden Vorteile erprobt die Siemens AG bereits in der elektrischen Antriebstechnik. Die Antriebssysteme werden kundenspezifisch gefertigt: Hinter jedem Antrieb steht ein entsprechender individueller CAD-Datensatz, der digitale Zwilling mit sämtlichen Produktspezifikationen. Während des gesamten Produktlebenszyklus werden bei Siemens zukünftig AR-Technologien zum Einsatz kommen. So auch in der Qualitätssicherung, wenn etwa geprüft wird, ob ein gefertigtes Bauteil auch mit dem CAD-Entwurf übereinstimmt. »Mit instant3Dhub können wir sicherstellen, dass die AR-Anwendungen während der gesamten Prozesskette auf das eine, kundenspezifische CAD-Modell zugreifen können,« so Dr. Christian Mundo, Digital Officer der Business Unit Large Drives bei der Siemens AG. »Der Vorteil liegt klar auf der Hand. Der Abgleich verläuft cloudbasiert und automatisiert. Instant3Dhub gibt uns die Möglichkeit, Objekte einfach zu erkennen, Metadaten können durchgehend zu dem entsprechenden Modell genutzt und eingeblendet werden. Die Fraunhofer-Technologie ist ein zentraler Bestandteil unserer AR-Anwendungen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten liegen bei der Schulung unserer Service-Ingenieure oder dem Kundenservice vor Ort beispielsweise zur schnellen Erkennung eines defekten Bauteils.«

Vision: Integration von 3D-Druck und KI

Auf ihrer Erfindung ruhen sich die Forscher allerdings nicht aus – derzeit arbeiten sie an der Datentransformation zur Vorbereitung für den 3D-Druck direkt aus der Anwendung heraus, beispielsweise für benötigte Ersatzteile. Die Einrichtung erweiterter Kollaborationsmöglichkeiten, über die mehrere Endgeräte an derselben AR-Session teilnehmen können, soll Fernwartungsszenarien vereinfachen. Eine weitere Vision  besteht darin, vorher unbekannte Objekte unter Einbindung von künstlicher Intelligenz erkennen zu können.

Bild: Intuitiver Zugriff auf Produktdaten des Digital Twin dank Augmented Reality. © Fraunhofer IGD / Siemens AG

Weitere Informationen

Fraunhofer IGD instant3Dhub: https://www.igd.fraunhofer.de/projekte/instant3dhub
Fraunhofer IGD, Forschung zu Virtual und Augmented Reality: https://www.igd.fraunhofer.de/kompetenzen/technologien/virtual-augmented-reality
Projektseite instant3Dhub: https://instant3dhub.org/