Kamera Augmented Reality bringt den 7. Sinn im Service

Redakteur: Ines Stotz

Ein Bild sagt mehr als tausend Worte: Getreu diesem Motto hat Knapp, Spezialist für Lagerautomation, ein audio-visuelles Support-System entwickelt und setzt dabei ganz auf Augmented Reality. Im Headset ist eine winzige Kamera verbaut, die trotzdem viele Automatikfunktionen hat und industrietauglich ist.

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Per Headset mit See-Through-Display und integrierter Kamera kann der Servicemitarbeiter vor Ort live mit der Supportzentrale kommunizieren.
Per Headset mit See-Through-Display und integrierter Kamera kann der Servicemitarbeiter vor Ort live mit der Supportzentrale kommunizieren.
(Bild: Knapp; KANIZAJ MARIJA-M.)

Der Support-Mitarbeiter sitzt konzentriert an seinem Bildschirm und verfolgt den Servicetechniker, der 200 km entfernt dabei ist, die Ursache einer Störung zu finden. Sie sehen und hören beide das gleiche, was die Zusammenarbeit effizient macht und den Fehler sicher und schnell beseitigen lässt. Womit der Techniker futuristisch aussieht, ist äußerst praktisch: Er kann sich mit dem System ohne Einschränkungen bewegen und hat beide Hände frei. Ki Soft Web Eye besteht aus einem Headset mit Minikamera, See-Through-Display, Kopfhörer und Mikrofon sowie einer Weste mit tragbarem PC, Akku und einer kabellosen Minitastatur.

Mit dieser Augmented Reality-Lösung ebnet das Unternehmen den Weg für den siebten Sinn im Service. Realität und virtuelle Information verschmelzen auf dem Headset-Display. Knapp

setzt es im eigenen Haus zur Verbesserung seiner Supportleistungen ein, bietet das System aber auch auf dem Drittmarkt an. Mit ca. 2.700 Mitarbeitern und über 466 Mio. Euro Umsatz zählt die im österreichischen Hart bei Graz beheimatete Knapp AG zu den weltweiten Marktführern unter den Anbietern intralogistischer Komplettlösungen und automatisierter Lagersysteme für verschiedene Branchen.

Service und Hotline haben alles im gleichen Blick

Tritt bei einem Knapp-Kunden ein Störfall auf oder ist eine Wartung durchzuführen, eilt ein Kundentechniker dorthin, „schnallt“ sich das System um und verbindet sich mit einem Klick mit der Servicezentrale. Über die Headset-Kamera können dann die Experten live alles sehen, was der Techniker vor Ort auch sieht und per Mikro/Kopfhörer mit ihm kommunizieren. Er wiederum sieht ebenfalls das Bild, das auch der Hotline-Mitarbeiter in der Zentrale gerade vor sich hat. Außerdem kann dieser zusätzliche Informationen, wie Skizzen, Videos oder Anleitungen, auf dem Display zur Verfügung stellen. Diese Informationen bekommt der Techniker eingeblendet, so dass das Auge das Tätigkeitsfeld nie verlassen muss und er sich voll auf den aktuellen Arbeitsschritt konzentrieren kann. Missverständnisse, wie sie bei der der Störfallbehebung per Telefon auftreten und die zu Zeitverzögerungen oder gar einer Fehlbedienung führen können, werden so von vornherein ausgeschaltet. Außerdem erlaubt die Kamera das Aufzeichnen von Systemabläufen sowie von Serviceeinsätzen, zum Beispiel für einen einfachen Wissenstransfer.

Leichte, winzige Kamera mit schnellem Autofokus

Für das Wearable-System und das Headset suchte man bei Knapp eine möglichst kleine und leichte Kamera mit Autofokus, die zudem mit den Vorteilen einer Industriekamera, wie Robustheit (IP 30) und langfristige Verfügbarkeit, aufwarten kann.

Die U Eye XS von IDS Imaging Development Systems – ein führender Hersteller von USB-Industriekameras und in der Nähe von Heilbronn beheimatet – schafft diesen Spagat. Sie wiegt nur 12 g und ist weniger als einen Kubikzoll klein (23 x 26,5 x 21,5 mm). Trotz dieser minimalen Abmessungen glänzt der Winzling mit einem schnellen Autofokus und vielen Automatikfunktionen, die sonst nur in gängigen Digicams des Consumer-Markts zu finden sind. Über einen USB 2.0 Anschluss, über den auch die Stromversorgung der Kamera erfolgt, lässt sie sich an jeden PC einfach anbinden.

Bereits ab einer Entfernung von 10 cm stellt der Autofokus scharf. Der 5 Megapixel Aptina CMOS-Sensor mit einer Pixelgröße von 1,4 µm liefert detailgenaue und farbtreue Bilder, wobei 7 feste Bildformate – von VGA bis 5 MPixel – auswählbar sind. Zudem überträgt die Kamera Livebilder in verschiedenen Größen bis hin zur „HD ready“-Auflösung 720p (1280 x 720 Pixel) mit 15 Bildern/s. In kleineren Auflösungen wird sogar eine Framerate von 30 Bilder/s erreicht. Hohen Ansprüchen genügt auch die Optik. Das integrierte Objektiv besitzt einen horizontalen Bildwinkel von 53°, was einer Brennweite von 35 mm im Kleinbild-Format entspricht - ein Bildfeld, das für viele Anwendungen ausreicht.

Nützliche Automatikfunktionen

Vor allem aber sind es die vielen Funktionen zur automatischen Bildanpassung, die die XS für den Einsatz in ständig wechselnder Umgebung empfehlen. So passt z.B. die schnelle Bildregelung bei sich ändernden Lichtverhältnissen Parameter wie Weißabgleich und ISO automatisch an. Mit der Gegenlichtkorrektur lassen sich Personen oder Gegenstände im Vordergrund auch bei Gegenlicht immer korrekt belichten.

In Innenräumen wirkt sich oft ein weiterer Effekt negativ auf die Bildqualität aus: Künstliche Lichtquellen wie Glühlampen und Leuchtstoffröhren erzeugen ein Flackern, das das Kamerabild stört. Das verhindert die Anti-Flacker-Funktion, die die Aufnahmeparameter für Belichtungszeit und Bildrate anpasst. Neben einer automatischen Einstellung sind auch die typischen Frequenzen 50 und 60 Hz wählbar.

Kamera-Anbindung über Direct-Show-Interface

Den Austausch aller Bild- und Audiodaten des Systems steuert eine Videokonferenz-Software mit Single-Stream-Technologie. Der Videostream mit 30 fps wird komprimiert und zusammen mit einem Audiostream zu einem Server übertragen. Die Anbindung der Kamera an die Software löste man bei Knapp über das Direct-Show-Interface, das neben dem Software Development Kit (SDK) und einer TWAIN, Active X und Genicam-Schnittstelle zum Lieferumfang der Kamera gehört.

Per Windows Direct X lassen sich Multimediageräte direkt und komfortabel einbinden. Die Direct-Show-Komponente bildet hierbei die entsprechende Schnittstelle für Kameras. Mit der aktuellen Version des gleichnamigen Interfaces bietet IDS auch für seine komplette Industriekamerafamilie eine universelle Anschlussoption, die zudem fast alle im SDK enthaltenen Funktionen unterstützt. Interessant ist dies u.a. deshalb, weil neben vielen Consumer-nahen Programmen auch alle gängigen Softwarepakete aus der industriellen Bildverarbeitung die Direct-Show-Schnittstelle unterstützen. Hierzu zählen z.B. Labview und Streampix. Gerade bei der nicht-industriellen Bildverarbeitung ist die Kamera-Integration über Direct Show sehr populär. Das Anwendungsspektrum reicht von der interaktiven Werbetafel über Applikationen in Erlebnisparks bis zum Einsatz in Assistenzrobotern. Auch in der Medizintechnik, im professionellen Gerätebau oder in der Industrie wird teilweise auf diese Schnittstelle gesetzt.

Dank der umfangreichen automatischen Funktionen der Mini-Industriekamera müssen in den meisten Situationen so gut wie keine Einstellungen mehr angepasst werden. Trotzdem lässt sich sich bei Bedarf jeder einzelne Parameter über das SDK manuell verändern. Über 140 Programmierfunktionen erlauben hier den Zugriff auf alle Eigenschaften und Leistungsmerkmale. Das Softwarepaket beinhaltet darüber hinaus auch zahlreiche Beispielprogramme inkl. Source Codes sowie ein praktisches Tool, um die Kamera zu testen und die am besten geeigneten Einstellungen zu ermitteln.

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