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User Experience mit Augmented Reality

Mit der AR-Datenbrille den Durchblick in der Festo-Fabrik behalten

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Das Einzige, das dem Anwender beim Blick in der Halle nicht real erscheinen sollte, waren die Einblendungen mit den Informationen zu den Maschinen. Auf diese Weise sollte es möglich werden, das AR-User-Interface und die AR-Interaktionen passend zum Szenario zu entwickeln und mithilfe der VR-Anwendung zu testen. Die Schwierigkeit: Damit der Test funktionieren konnte, musste der Nutzer sich in der virtuellen Umgebung wirklich präsent fühlen. Aus diesem Grund wurde für das Projekt anstelle der üblichen 3D-Modelle ein Real-Film – von 360°-Kameras aufgenommen – der Maschinenhalle von Festo Polymer verwendet. Zusätzlich wurde eine Tonaufnahme erstellt, um die Geräuschkulisse in der Anwendung wiedergeben zu können. Für die Entwicklung des AR-Interaktionskonzeptes und des AR-User-Interfaces stellte Festo Polymer reale Daten zu Aufträgen der einzelnen Maschinen zur Verfügung. Diese Daten wurden als AR-Elemente gestaltet und sollten sich, wenn der Nutzer seinen Blick auf eine Maschine richtet, öffnen und die Daten anzeigen. Die AR-Elemente waren somit als Overlay direkt in der Maschinenhalle zu sehen, mit einer klaren Verbindung zur entsprechenden Maschine. Um eine Interaktion der Tester zu ermöglichen, wurde ein zur VR-Brille gehörender Controller verwendet. Durch das Drücken eines Knopfes konnten die Nutzer in die Detailansicht einer Maschine wechseln. So konnte z.B. der Nutzer eine Maschine ausschalten oder ein Werkzeug aussortieren. Für das Deep-Sight-Projekt wurde das Auftreten eines Fehlers an einem Werkzeug einer Maschine simuliert. Zu einer visuellen Fehlermeldung in Form eines Warndreiecks wurde gleichzeitig ein Warnton abgespielt, um den Nutzer auf den Fehler aufmerksam zu machen. Durch das Ausschalten der betroffenen Maschine oder das Aussortieren des fehlerhaften Werkzeugs konnten die Probanden den Fehler beheben. Für den abschließenden Testdurchlauf wurden 33 Personen mit der Aufgabe betraut, jeweils drei eingebaute Fehler in der Maschinenhalle in ca. drei Minuten zu beheben.

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Interview: Am Anfang der Entwicklung

Bei der Hardware des Projekts Deep-Sight mussten Sie etwas schummeln, da es bei AR-Brillen noch einige Beschränkungen gibt. Welche technischen Probleme müssen die Brillen noch überwinden?

Ronja Scherz ist 3D Design Engineer bei Centigrade und hat das Deep-Sight-Projekt durchgeführt.
Ronja Scherz ist 3D Design Engineer bei Centigrade und hat das Deep-Sight-Projekt durchgeführt.
( Bild: Centigrade )

Ronja Scherz: Aktuelle AR-Brillen sind noch relativ schwer und haben lediglich eine Akkulaufzeit von ca. zwei bis drei Stunden. Außerdem ist das Blickfeld der Brillen, in dem virtuelle Inhalte angezeigt werden können (der sog. Viewport), noch ziemlich klein. Wir müssen uns also noch ein wenig gedulden, bis wir Mitarbeiter für ihren gesamten Arbeitsalltag mit den Brillen ausrüsten können. Trotzdem können mit Augmented Reality auch schon jetzt sehr nützliche Anwendungen erstellt werden. Beispielsweise können kleinere Gegenstände wie Werkstücke oder Maschinenteile mit hilfreichen Informationen und Visualisierungen angereichert werden. Gerade in den Bereichen Wartung und Reparatur, wo die Brille sich gut zeitlich begrenzt einsetzen lässt, kann dies sehr nützlich sein.

Vor welchen Software-Herausforderungen standen Sie bei diesem Projekt?

Ronja Scherz: Wir wollten den Nutzern von Deep-Sight einen möglichst realistischen Eindruck von ihrer Umgebung vermitteln. Deshalb haben wir im Bereich Videoproduktion gewildert und vor Ort bei Festo einen stereoskopischen 360°-Film der Maschinenhalle erstellt. Es stellte eine Herausforderung dar, diesen mit den interaktiven Augmented Reality Elementen zu verknüpfen, da das Laden und Anzeigen des Filmes viel Arbeitsspeicher beansprucht. Das ist bei der Verwendung einer VR-Brille sehr kritisch. Bereits kleine Verzögerungen im Bereich von Millisekunden, die bei der Benutzung eines Laptops oder mobilen Geräts gar nicht auffallen, wirken äußerst irritierend auf den Nutzer. Außerdem wollten wir DeepSight so aufbauen, dass die Anwendung später möglichst einfach auf eine tatsächliche AR-Brille übertragen werden kann. Daher haben wir die gesamte Datenkommuniktion über Webservices realisiert, um so tatsächliche Live-Maschinendaten in die bestehende Anwendung einspeisen zu können.

Die Probanden gaben nach dem Test ein überwiegend positives Feedback. Wo sehen Sie bei der Akzeptanz der Technologie die größten Hindernisse?

Ronja Scherz: Viele Arbeitnehmer begegnen neuer Technologie völlig zu Recht mit großem Argwohn, wenn diese unbedacht eingesetzt wird. Werden die Arbeitsrealität oder die Bedürfnisse der Arbeitnehmer missachtet, wirkt auch die leistungsfähigste Datenbrille hinderlich. Es ist uns und auch unseren Kunden deshalb extrem wichtig, Augmented Reality nur dort einzusetzen, wo die Technik eine echte und alltagstaugliche Erleichterung für ihre Nutzer darstellt.

In welchen Branchen wird sich Ihrer Meinung nach AR am schnellsten etablieren und warum?

Ronja Scherz: Spannend sind die Bereiche, wo klassische mobile Technologien keinen Mehrwert mehr bieten. Überall dort, wo es störend ist, ein Handy oder Tablet zu halten, da Arbeitnehmer beide Hände für andere Tätigkeiten brauchen, besteht hohes Potenzial – zum Beispiel in der Fertigung oder Logistik. Die möglichen Anwendungsfälle sind extrem breit gefächert und wir stehen erst am Anfang der Entwicklung.

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Augmented Reality kann die Arbeit erleichtern

29 der 33 Teilnehmer schafften es, bei dem Projekt alle Fehler zu beheben. Viele Testpersonen mussten sich jedoch zunächst an die Interaktion mithilfe des Controllers gewöhnen. Der Großteil der Probanden gab an, den Ausflug in die Maschinenhalle als positiv empfunden zu haben. Mit dem Projekt konnte Centigrade anhand eines Beispiels feststellen, dass es mithilfe von VR schon jetzt möglich ist, die Chancen und Schwierigkeiten von AR-Interaktionen zu betrachten. Mit einem Interaktionskonzept können AR-Anwendungen intuitiv und schnell erlernbar werden. Virtuelle Overlays lassen sich in die reale Umgebung integrieren und können so die Arbeit erleichtern und beschleunigen. Für die Zukunft der AR-Brillen zeigt diese Erkenntnis, dass, sobald gewisse technische Restriktionen überwunden sind, AR in der Fabrik eingesetzt werden könnte.

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