Entwicklung von Verfahren und Methoden für den Einsatz der erweiterten Realität (engl. Augmented Reality, AR) in der Montageplanung
Final Report Abstract
Während der Durchführung des Projektes wurden neue Methoden und Verfahren für den Einsatz von Augmented Reality (AR) in der Montageplanung entwickelt. Die Ergebnisse beziehen sich dabei zum einen auf die Layout- und Montagesystemplanung und zum anderen auf die Planung und Programmierung von Montagevorgängen. Durch eine Klassifizierung und Bewertung von AR-Technologien, in Kombination mit einer Analyse bestehender Planungsmethoden, wurde erstmals eine Systematik entwickelt, die für die verschiedenen Gebiete der Montageplanung jeweils optimale Konstellationen der Interaktionsgeräte, Trackingprinzipien und Referenzierungsmethoden liefert. Es wurden neue Methoden für die AR-gestützte Montagesystemplanung entwickelt, die die „reale Beobachtung“ mit interaktiver Simulationstechnologie kombinieren. Die Methodik beinhaltet die Analyse der Planungsaufgabe, die Vorbereitung und Modellierung, die AR-Visualisierung und die Auswertung und Dokumentation. Im Bereich der Montagevorgangsplanung entstanden neue Wege, mittels AR die Bearbeitungsaufgaben von Robotersystemen vorzugeben. Erstmals ist so ein interaktives Verfahren zur Erstellung und Visualisierung von räumlichen Bewegungsabläufen mittels Projektions-AR entstanden. Diese Bewegungsabläufe können anschließend simuliert und auf mögliche Kollisionen geprüft werden. Neben der Auswahl von Beschreibungssprachen und Modellierungsmethoden für AR-Umgebungen wurde ein neuartiges Klassenmodell entwickelt, das alle für den Einsatz von AR in der Montageplanung benötigten Informationen abbildet. Das Datenmodell orientiert sich dabei an bestehenden Modellen zur durchgängigen Montageplanung. Des Weiteren wurden verschiedene Eingabemetaphern und Methoden entworfen, mit welchen sich die augmentierte Szene manipulieren lässt. Dadurch war es erstmals möglich, eine mittels Projektions-AR angezeigte Robotertrajektorie einfach und intuitiv zu manipulieren. Es wurden verschiedene Eingabegeräte evaluiert und neue Ansätze entwickelt. Beispielsweise wurde auf Basis eines Stereokamerasystems und eines Laserpointers ein neuartiges Interaktionsgerät prototypisch umgesetzt. Verschiedene räumliche Sensoren wurden in das Robotersystem integriert. Diese Informationen wurden mit speziell entwickelten Methoden dafür genutzt, Messungen (beispielsweise Abstandsmessungen) zwischen realen und virtuellen Objekten durchzuführen bzw. das digitale Abbild der Roboterumgebung in die Darstellung zu integrieren. Die erarbeiteten Methoden, Vorgehensweisen und Konzepte wurden anhand verschiedener Versuchsaufbauten umgesetzt, evaluiert und demonstriert. Die AR-Technologie hat sich in vielen Teilgebieten als probates Hilfsmittel zur dreidimensionalen Visualisierung etabliert. Die Ergebnisse des Forschungsprojektes dienen als Grundlage für eine Weiterentwicklung im industriellen Umfeld. Es haben sich weitere angrenzende wissenschaftliche Fragestellungen aufgetan: -Werkerunterstützung am Montagearbeitsplatz: In der manuellen Montage sind Werkerassistenzsysteme bisher in ihren informationstechnischen Konzepten suboptimal gestaltet. Die wissenschaftliche Frage zur situativ optimalen Gestaltung der Werkerführung ist derzeit noch nicht gelöst. -Einrichtung, Programmierung und Konfiguration von Robotersystemen: Die Flexibilität von Robotersystemen spielt vor allem in der Kleinserie eine große Rolle. Neben der in diesem Projekt betrachteten Aufgabendefinition ist die einfache Rekonfiguration ein entscheidender Wettbewerbsfaktor in diesem Segment.
Publications
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