Virtual Reality Eintauchen in die digitale Welt

Transkript

1 Virtual Reality Eintauchen in die digitale Welt Dipl.-Ing. Dennis Walch Dipl.-Ing. Johannes Wulz Garching, 17. November 2006 Virtual Reality Eintauchen in die digitale Welt «Sag es mir und ich vergesse es, zeig es mir und ich erinnere mich, lass es mich tun und ich behalte es.» (Konfuzius v. Chr.)

2 Agenda Was ist Virtual Reality? Echtzeitfähigkeit Rechnergenerierte 3D-Welt Vollkommene Eingebundenheit

3 Agenda Komponenten eines VR-Systems Rechner Software Ausgabegeräte Tracking-System Eingabe- bzw. sgeräte Die Zusammenstellung der Komponenten ist von der Anwendung und der Wirtschaftlichkeit bzgl. des Anwendungsfalls abhängig

4 Komponenten eines VR-Systems 3D-Visualisierung über Trennung der Sehkanäle Raumbildprojektion/Stereoprojektion (Auf- und Rückbildprojektion, T ) Anaglyphe Projektion keine farbgetreue Darstellung Polarisationsfiltertechnik Interferenzfiltertechnik (keine Farbtreue) KMQ-Projektion mit Prismenbrille (Abstand zur Projektionsfläche fix) Komponenten eines VR-Systems 3D-Visualisierung über Trennung der Sehkanäle Monitor oder Projektor in Kombination mit Shutterbrillen (Preis ca T ) > 100 Hz für flimmerfreies Bild erforderlich HMD (Preis T, <1280 x 1024 dpi, Blickfeld <130 Weite, <90 Höhe)

5 Komponenten eines VR-Systems Tracking-System (Infrarot, Ultraschall, optisch, mechanisch, ) Eingabe- bzw. sgeräte (Flystick, Datenhandschuh 1-15 T, Laufband, Headsets, ) Agenda

6 Das VR-Labor des fml Mobiles VR-System am Lehrstuhl fml Konstruktion: Standardprofile Spezielle Software 2 Projektoren Æ Mobilität 1 Rechner & 1 Stereowandler Æ Kosten: 20 T

7 Agenda Einsatzfelder Evaluierung von Produktdesign und -entwicklung (z.b. Design Review und Prüfen der Montierbarkeit von Fahrzeugen) Fabrik- und Layoutplanung (z.b. virtuelle Absicherung und Prüfen der Zugänglichkeit geplanter Anlagen)

8 Fabrik- und Layoutplanung Desktop: Layout- und Arbeitsplatzgestaltung (planen an einem Desktop-Arbeitsplatz) VR-Layoutgestaltung (immersive Planung) Veränderungen am Modell im Planungssystem VR-Absicherung Fehlerquellen werden vom Planer durch realitätsnahe immersive Darstellung erkannt mit dem VRModell in einer immersiven Planungsumgebung Einsatzfelder Evaluierung von Produktdesign und -entwicklung (z.b. Design Review und Prüfen der Montierbarkeit von Fahrzeugen) Fabrik- und Layoutplanung (z.b. virtuelle Absicherung und Prüfen der Zugänglichkeit geplanter Anlagen) Simulation insb. mit der Komponente Mensch (z.b. vorzeitige Ermittlung von Durchsätzen oder DLZ geplanter Anlagen) Ergonomieuntersuchungen (z.b. Prüfen der Bedienbarkeit über virtuelle Greifräume und Sichtfelder verschiedener Antropometrien) Schulung & Training (z.b. Training von Wartungs- und Servicetechnikern) Präsentation

9 Agenda Potenziale & Grenzen Potenziale VR als Kommunikationsgrundlage interdisziplinärer Teams VR als Kommunikationsgrundlage über/für alle Hierarchieebenen Verkürzung der Planungszeit (z.b. Einspar-potenziale im Maschinen- und Anlagenbau von 10-15% innerhalb von 5 Jahren, Prof. Schenk IFF) Höhere Planungssicherheit Intuitive und interaktive Einbindung des Menschen in die Simulation Training und Analyse von geplanten Prozessen Schulung und Simulation personengefähr-dender Abläufe Image Aktuelle Grenzen Hoher Berechnungsaufwand für komplexe VR-Modelle Hohe Anschaffungskosten immersiver Systeme Gesundheitsrisiken (Cyber Sickness, hohes Gewicht von HMDs) Inkompatibilität der Anwendungen Unzureichend ergonomische Gestaltung der Benutzerschnittstellen (Datenbrillen, 2-dim Bewegungsplattform) Einschränkung des Sichtfelds bzw. damit einhergehend der Verlust an Schwer zu quantifizierender Nutzen und Aufwand durch den Einsatz von VR

10 Agenda Virtual Reality-gestützte Kommissionierung Virtuelle Lernumgebung zur Montage von Elektroschaltkästen Kommissionieren in der Virtual Reality Virtual Reality gestützte Kommissionierung Soziotechnisches System in der Logistik Durchgängiger Einsatz der VR-Technologie Planung Schnelle & variable Kommissioniersystemplanung Visualisierung und virtuelle Absicherung Simulation Integration der simulativ schwer zu modellierenden Komponente Mensch Ermittlung des Durchsatzes und REFA-Zeiten geplanter manueller Kommissioniersysteme Schulung & Training Verbesserung von Anlaufsituationen bzw. die Umstellung von Prozessen (z.b. Zusammenführen von Kommissionierung und Qualitätssicherung)

11 Virtuelle Lernumgebung in der Montage Virtuelle Trainingsumgebung Virtuell abgebildeter Montagearbeitsplatz Standardisierte Schulung von Arbeitsabläufen Vorteile Verkürzung der Anlernphase Einsparung von Schulungspersonal, Betriebs- und Arbeitsmitteln (Maschinen, Produkte) zur Schulung Schulung abseits der laufenden Produktion VR-Schulung / Training unabhängig von Ort und Zeit Schulung von Fehlerszenarien ohne Personengefährdung Zukunft Von der produktspezifischen Schulung zur netzwerkweiten Schulung von Standardprozessen Evaluierung sowie Nutzen- / Kostenbetrachtung von der VR-Modellierung bis zum Einsatz Ansprechpartner Dipl.-Ing. Dennis Walch Tel.: 089 / walch@fml.mw.tum.de Dipl.-Ing. Johannes Wulz Tel.: 089 / wulz@fml.mw.tum.de Labor für Virtuelle Realität der Fakultät für Maschinenwesen der Technischen Universität München fml Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. Willibald A. Günthner Technische Universität München Boltzmannstraße Garching bei München