Kamera CAD-Modelle mit virtuelle Prototypen vermessen

Täuschend echte computergenerierte Dinosaurier jagen in einer reellen Waldlandschaft. Was wir schon von Blockbusters aus Hollywood kennen, kann auch in der Industrie Anwendung finden

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Täuschend echte computergenerierte Dinosaurier jagen in einer reellen Waldlandschaft. Was wir schon von Blockbusters aus Hollywood kennen, kann auch in der Industrie Anwendung finden – die Integration von 3D-Modellen in einer reellen Umgebung. Augmented Reality (kurz: AR) heißt die Technologie, bei der virtuelle, computergenerierte Modelle im Bild einer reellen Umgebung integriert werden. Dabei birgt AR noch eine zusätzliche Herausforderung im Vergleich zur Unterhaltung auf der Kinoleinwand: die Mischung zwischen Realität und Virtualität entsteht nicht in wochenlanger Studioarbeit, sondern in Echtzeit. Außerdem ist sie dynamisch und interaktiv: Der Betrachter kann die Objekte bewegen und die Szene aus verschiedenen Blickwinkeln sehen.

CAD und virtuelle Prototypen gehören schon längst zum Alltag der Ingenieure von VW, Daimler, Toyota & Co. Dank Ihnen entfällt der zeit- und kostenaufwändige Bau von vielen Prototypen. Nicht selten aber muss die Integration von neuen Bauteilen wie etwa einem neuen Motor in bestehende Fahrzeugmodelle oder Baugruppen geprüft werden. Passt das Aggregat in den Motorraum? Lässt sich das neue Teil problemlos verbauen? Ist für Brems- oder Kabelleitungen genügend Platz?

Augmented Reality liefert eine Antwort: Dank dieser Technologie können Ingenieure virtuelle Prototypen mit reellen Bauteile kombinieren. Metaio, ein junges Unternehmen aus München, ist Vorreiter im Gebiet der Augmented Reality und entwickelt Softwareprodukte für visuell interaktive Anwendungen in realen und virtuellen Welten. In Zusammenarbeit mit dem Messarmspezialist Faro entwickelte mit Metaio Unifeye Prototyping, ein System, das zum Beispiel in der Automobilindustrie Entwicklungszeiten und Prototypkosten reduziert.

Magic Arm: Unifeye Prototyping

Mit dem Unifeye Protyping System können Ingenieure virtuelle CAD-Prototypen mit reellen Elementen vermessen. So können Sie in einer frühen Phase prüfen, ob die zukünftigen Komponenten sich in das existierende Fahrzeug einbauen lassen und Probleme rechtzeitig erkennen.

Das System besteht aus einem Faro Messarm, an dem eine Digitalkamera von Allied Vision Technologies befestigt ist. Anhand der dreidimensionalen Position des Messarms lässt sich der physische Prototyp im Raum mithilfe einer Messsoftware genau orten und vermessen. Die Kamera liefert einen Live-Video-Stream des Objekts. Die Augmented Reality Software von Metaio bearbeitet die Videodaten, indem das virtuelle 3D-Element passgenau in das reelle Bild integriert wird. Die genaue Positionierung der Kamera durch den Messarm macht es möglich, die 3D-Bilder in Echtzeit dem wechselnden Blickwinkel anzupassen und sie präzise mit dem Live-Stream zu überlagern. Auf dem Bildschirm entsteht ein kombiniertes Bild, auf dem das virtuelle Prototyp mit dem reellen verbaut ist. So können die Ingenieure genau sehen, wie beide Elemente miteinander interagieren. Mit dem Arm können Sie die Kamera bewegen, um Details zu erfassen oder das Objekt aus unterschiedlichen Blickwinkeln zu betrachten.

Dank dieser Augmented Reality Lösung können die Konstrukteure sofort erkennen, wenn zu einer virtuellen Schraube ein Bolzen im reellen Teil fehlt oder wenn die Geometrie beider Teile nicht optimal aufeinander abgestimmt ist. Somit können Sie Fehler ausschließen, die sonst erst mit dem ersten physikalischen Prototyp des neuen Komponenten entdeckt worden wären.

Bildqualität und kompakte Bauweise

Bei der Digitalkamera handelt es sich um eine Guppy F-080C von Allied Vision Technologies. Die Farbkamera besticht durch ihre sehr kompakte Bauweise und ihre Industrietauglichkeit. Sie ist mit dem Systemcomputer über eine digitale FireWire Schnittstelle (IEEE1394a) verbunden. Damit werden die Bilddaten zuverlässig und schnell übermittelt, was für die Echtzeitverarbeitung kritisch ist. Die Guppy F-080 liefert eine XGA Auflösung (0,8 Megapixel) bei einer Bildrate von 30 fps (frames per second). „Bei Unifeye Prototyping geht es ums Detail. Die AVT Guppy überzeugte uns durch ihre hohe Bildqualität und ihre kompakten Abmessungen, die die Beweglichkeit des Arms nicht einschränkt“, erklärt Dr. Ronald Müller von Metaio.

Schnittstelle zwischen Theorie und Praxis

Unifeye Prototyping wird bereits bei Automobilherstellern wie Volkswagen, Audi, Daimler und Ford erfolgreich eingesetzt. „Augmented Reality liefert eine perfekte Schnittstelle zwischen Theorie und Praxis“, erläutert Ute Gehle von Ford. „Mit diesem Tool kann man CAD-Entwicklungsarbeit mit der Realität der echten Fahrzeuge und Prototypen mit ihren Toleranzen abgleichen. Durch die Früherkennung von Einbauproblemen spart man viel Zeit und Geld und identifiziert Montageschwierigkeiten bevor sie sich negativ auf die die Qualität auswirken können“.

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