Virtuell gegen Komplexität Können digitale Assistenzsysteme komplexe Produktionsprozesse vereinfachen?

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1 Virtuell gegen Komplexität Können digitale Assistenzsysteme komplexe Produktionsprozesse vereinfachen? Mag. DI Dr. Josef Wolfartsberger Center of Excellence for Smart Production, FHOÖ Campus Steyr

2 Quelle: Microsoft

3 Augmented Reality Virtual Reality Mixed Reality Augmented Virtuality Quelle: Unsplash

4 Milgram, Paul; H. Takemura; A. Utsumi; F. Kishino (1995). "Augmented Reality: A class of displays on the realityvirtuality continuum". Proceedings of Telemanipulator and Telepresence Technologies. pp

5 Microsoft Hololens Meta 2 PlayStationVR HTC Vive Vuzix M-300 Epson Moverio BT-300 Oculus Rift Microsoft MR Magic Leap 5

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7 Smart Factory Lab Ziel des Projekts Smart Factory Lab ist der Aufbau eines standortübergreifenden vernetzten Technologie-Labors zur Entwicklung und Erprobung innovativer Technologien, Methoden und Konzepte für Intelligente Produktion entlang des Produktlebenszyklus. Webseite: Das Projekt wird im Rahmen des Strukturfondsprogramms Investitionen in Wachstum und Beschäftigung Österreich mit EU-Mitteln aus dem EFRE (Europäischer Fonds für Regionale Entwicklung) sowie aus Mitteln des Landes OÖ gefördert. 7

8 8 Virtual Reality

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10 Anwendungsfelder Virtual Reality > VR für Visualisierung komplexer CAD Daten > VR für Design Review, Instandhaltung, Training und Ausbildung CAVE Setup > VR für Fabrikplanung > VR für Marketing und Verkauf HTC Vive 10

11 Komplexität der Daten > Geometrische Formen (CAD) versus 3D Mesh für AR/VR > Dateiformate > Saubere Konstruktionshierarchie Mittelpunkt und Radius (CAD) > Optimierung des Meshs notwendig 1368 Triangles (3D Mesh in VR) 11

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16 16 Foveated Intel Vaunt Rendering Glasses

17 Grenzen und Möglichkeiten von VR > Motion Sickness als oft erwähntes Problem > Bildschirmauflösung (noch) zu gering > Rechenleistung muss vorhanden sein > Keine einheitlichen Interaktionsparadigmen The good news: Hardware/Software entwickeln sich rasant weiter! 17

18 Augmented Reality

19 19 SAP & Vuzix Bring you Augmented Reality Solutions for the Enterprise

20 Anwendungsfelder Augmented Reality > Assistenz für variantenreiche Montage > Instandhaltung, Fernwartung für Service > Kommissionierung > Marketing und Werbung Quelle: Fraunhofer IGD 20

21 Human Centered Workplace 4 Industry Das Projekt HCW4i hat zum Ziel die Anlernphase und die tägliche Arbeit durch gezielte maschinelle Assistenzmaßnahmen in der Produktionseinheit zu unterstützen. Diese Assistenzmaßnahmen reichen von produktspezifischen Arbeitsanweisungen auf einem Bildschirm, über Augmented Reality Systeme bis zu kollaborativen Robotern am Arbeitsplatz. Standorte: Wels, Hagenberg, Steyr 21

22 Herausforderung? Quelle: Microsoft

23 Registration & Tracking Positionieren und Fixieren des digitalen Objektes in der realen Umgebung 23

24 Marker-based Tracking 24 ARMedia -

25 Marker-based Tracking schnell, erkennbar X nicht unbedingt schön X abhängig von Lichtverhältnissen X Schatten stören die Erkennung X ungeeignet für Industrie 25

26 Tracking mit Fotos ( natural features, markerless tracking ) 26

27 Tracking mit Fotos schnell unauffällig robust in Bezug auf Lichtverhältnissen und Schatten X teilweise zu unauffällig X ungeeignet für industriellen Einsatz 27

28 Tracking mit Umgebung (Simultaneous Localization and Mapping) 28

29 Tracking mit Umgebung (SLAM) Schnell Unauffällig X Benötigt gute Lichtverhältnisse und eindeutige Strukturen X Fehlender Kontext X Mapping Environment muss vom User erstellt werden Quelle: ARKit, Apple 29

30 Objekt-basiertes Tracking ( model-based, CAD tracking ) 30 Vuforia Model Targets Saw Demo -

31 Objekt-basiertes Tracking schnell unauffällig Robust in Bezug auf Lichtverhältnissen und Schatten bildet Real-World Szenarien ab geeignet für industriellen Einsatz X experimentell X aufwendige Vorbereitung 31

32 Was sagt die Wissenschaft? Assistenzsysteme für Montage mit MR-Unterstützung > Gemessen wurden Fehlerrate, Zeit und kognitive Arbeitsbelastung bei einem Lego Use Case > HMDs schnitten am schlechtesten ab, Projektion und Paper-based Instructions am besten. > Digitale Informationen verdecken die Sicht auf die reale Umgebung > (derzeit noch) Akzeptanzproblem M. Funk, T. Kosch, and A. Schmidt, Interactive worker assistance: comparing the effects of in-situ projection, head-mounted displays, tablet, and paper instructions, In Proceedings of the International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing, Heidelberg, Germany, S. Büttner, M. Funk, O. Sand, and C. Röcker, Using head-mounted displays and in-situ projection for assistive systems a comparison, In Proceedings of the International Conference on Pervasive Technologies related to Assistive Environments, New York, NY, USA, J. Blattgerste, B. Strenge, P. Renner, T. Pfeiffer, and K. Essig. Comparing Conventional and Augmented Reality Instructions for Manual Assembly Tasks. In Proceedings of the 10th International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA '17). ACM, New York, NY, USA,

33 33 Quelle: RiverStudios

34 Intel Vaunt Glasses 34 Quelle: Intel

35 Bei Interesse Möglichkeit für Workshops und Firmenbesuche Forschungskooperationen und Auftragsforschung Laborausstattung FHOÖ Standort Steyr: - Aktuelle AR und VR Hardware/ Software (HTC Vive, Ovulus Rift, Microsoft Hololens, Meta2, ODG R-7 etc.) - Optitrack IR-Trackingsystem - Visualisierungen mit Touchscreens und Projektoren am Modellarbeitsplatz 35

36 36 HYPER-REALITY by Keiichi Matsuda -

37 Dr. Josef Wolfartsberger Tel.: Center of Excellence for Smart Production FHOÖ