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Augmented Reality als Unterstützung bei Montage-
Vorgängen
Grundseminar Vortrag am 30.05.2017Thomas Kanne-Schludde
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Gliederung
• Virtual- und Augmented Reality
• Definitionen
• Anwendungsgebiete
• Ziele
• 5 Schritte der Augmented Reality
• Von Umgebungsaufnahme bis Anzeige
• Meine Fragestellung
• Inspiration: bestehende Projekte
• Paper
• Ausblick
• Konferenzen 30.05.2017 2
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Virtual Reality
30.05.2017 3
„Virtual Reality refers to immersive, interactive, multi-sensory, viewer-centered, three-dimensional computergenerated environments and the combination of tech-nologies required to build these environments.“
Carolina Cruz-Neira, SIGGRAPH ’93 Course Notes „virtual Reality Overview“
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Virtual Reality
30.05.2017 4
• Head-Mounted-Display (HMD)
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Virtual Reality
• CAVE
30.05.2017 5
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VR Anwendungsgebiete
• Erleichterung von Aufnahme und Verständnis von Daten
• Begehbare 3D-Baupläne
• Entwerfen von Karosserien
• Simulation von physikalischen Gesetzen und Reaktionen
• Flugsimulator, Militär, Games,…
30.05.2017 6
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Augmented Reality
30.05.2017 7
Augmentierte Realität ist eine (unmittelbare, interaktive undechtzeitfähige) Erweiterung der Wahrnehmung der realenUmgebung um virtuelle Inhalte (für beliebige Sinne), welche sichin ihrer Ausprägung und Anmutung soweit wie möglich an derRealität orientieren, so dass im Extremfall (so das gewollt ist) eineUnterscheidung zwischen realen und virtuellen (Sinnes-)Eindrücken nicht mehr möglich ist.
Dörner et al., 2013
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Augmented Reality
• Unterschied zu VR:
• Mensch soll nicht von der Realitätabgeschottet werden
• Realität wird durch virtuelle Inhalte angereichert
• Reale Anteile überwiegen den virtuellen
30.05.2017 8
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AR Anwendungsgebiete
• Realität mit Informationen anreichern
• Wartung: Hinweise, Arbeitsschritte, Visualisierungen
• Fernsehübertragungen (besonders im Sport)
• Militär, Medizin, Archäologie,…
30.05.2017 9
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Augmented Reality
30.05.2017 10
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Ziele
• Intuitive und natürliche Mensch-Maschine-Schnittstelle
• Perfekte VR: Nutzer kann so handeln, wie er es in der Welt gewohnt ist
• Kosten- und Zeitsenkung bei
• Diversen Planungen
• Testbetrieben
• Montage und Wartung
• Sichere Vorabsimulation (siehe Flugsimulation)
30.05.2017 11
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Die 5 Schritte der AR
• Videoaufnahme
• Tracking
• Mobiles Positionstracking über GPS und WLAN Ortung
• Orientierung über Sensoren
• Magnetometer, Inertialsensoren
• Kamerabasiertes Marken-Tracking oder merkmalbasiertes Tracking
30.05.2017 12
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Die 5 Schritte der AR
• Registrierung
• Geometrische Registrierung
• Photometrische Registrierung
• Darstellung
• Ausgabe
• Handheld-Geräte
• Problem: Magic-Lens-Effekt nur bedingt
30.05.2017 13
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Die 5 Schritte der AR
• Video-See-Through-Displays
30.05.2017 14
Dörner et al., 2013
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Die 5 Schritte der AR
• Optische See-Through-Displays
30.05.2017 15
Dörner et al., 2013
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Die 5 Schritte der AR
• Optische See-Through-Displays
• Problem: Begrenztes Gesichtsfeld
30.05.2017 16
Dörner et al., 2013Geschlossene Bauweise
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Die 5 Schritte der AR
• Optische See-Through-Displays
• Problem: Begrenztes Gesichtsfeld
30.05.2017 17
Dörner et al., 2013Offene Bauweise
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Die 5 Schritte der AR
• Projektionsbasierte Ausgabe
30.05.2017 18
Dörner et al., 2013
Youtube.com
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Meine Fragestellung
Wie kann Augmented Reality beim Zusammenbau von Ikea Konstruktionen helfen?
30.05.2017 19
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Meine Fragestellung
Inspiration
30.05.2017 20
https://www.youtube.com/watch?v=8OWhGiyR4Ns
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Meine Fragestellung
Paper
30.05.2017 21
Using Head-Mounted Displays and In-Situ Projection for
Assistive Systems – A Comparison
Büttner et al., 2016
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Meine Fragestellung
Paper
30.05.2017 22
Using Head-Mounted Displays and In-Situ Projection for
Assistive Systems – A Comparison
Büttner et al., 2016
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Meine Fragestellung
Paper
30.05.2017 23
Using Head-Mounted Displays and In-Situ Projection for
Assistive Systems – A Comparison
Büttner et al., 2016
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Meine Fragestellung
Paper
30.05.2017 24
Using Head-Mounted Displays and In-Situ Projection for
Assistive Systems – A Comparison
Büttner et al., 2016
Quantitatives Ergebnis
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Meine Fragestellung
Paper
30.05.2017 25
Using Head-Mounted Displays and In-Situ Projection for
Assistive Systems – A Comparison
Büttner et al., 2016
Qualitatives Ergebnis
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Meine Fragestellung
Paper
30.05.2017 26
Comparing Conventional and Augmented Reality
Instructions for Manual Assembly Tasks
Blattgerste et al., 2017
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Meine Fragestellung
Paper
30.05.2017 27
Comparing Conventional and Augmented Reality
Instructions for Manual Assembly Tasks
Blattgerste et al., 2017
Quantitatives Ergebnis
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Meine Fragestellung
Paper
30.05.2017 28
Comparing Conventional and Augmented Reality
Instructions for Manual Assembly Tasks
Blattgerste et al., 2017
Qualitatives Ergebnis
Epson • Beide Hände frei • Einblenden der Objekte in der Mitte ist störend
• Keine Informationen über Ort der Bauteile
Smartphone Umständliche, unnatürliche Handhabung
HoloLens • Informationen über Ort der Bauteile
• Ortsabhängige 3D-Modelle
• Zu kleines Sichtfeld• Verdeckung führt zu
Fehlern
Papier Intuitive Beschreibung
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Meine Fragestellung
Ausblick
• Mögliche Fragestellungen für das Grundprojekt
• Welche AR Technik möchte ich verwenden?
• Tracking nötig?
• Erprobung der Tracking-Verfahren
• Beeinträchtigung durch Tracking-Latenz?
• In welcher Form soll eine Erweiterung der Realität erfolgen?
• Störung durch Verdeckung?
• Explosionszeichnungen 3D Objekte?
• Lösen des Fokus-Problems
• Kollaboration im CSTI mit verschiedenen Projekten
30.05.2017 29
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Meine Fragestellung
Ausblick
30.05.2017 30
Hauptseminar
• Lösungen für die gefundenen Schwachstellen erörtern?
Hauptprojekt
• Schwachstellen ausbessern und Probandentests durchführen?
Masterarbeit
• Bei IKEA arbeiten?
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Meine Fragestellung
Konferenzen
30.05.2017 31
ACM
MobileHCI International Conference on Human-Computer Interaction with Mobile Devices and Services
04.-07. September 2017
Wien, AU
SIGCHI Special Interest Group on Computer-Human Interaction
21.-26. April 2018 Montréal, CA
04.-09. Mai 2019 Glasgow, UK
PETRA International Conference on Pervasive Technologies Related to AssistiveEnvironments
21.-23. Juni 2017 Rodos, GR
IEEE
ISMAR International Symposium on Mixed and Augmented Reality
09.-13. Oktober 2017 Nantes, FR
Fraunhofer
AR & VR Experience Day 13. Juni 2017 Gütersloh, DE
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Literaturquellen
• SIGGRAPH, IEEE Computer Society. Technical Committee--Computer Graphics: “Course notes: Siggraph 1993, 20th International Conference on Computer Graphics andInteractive Techniques, Anaheim Convention Center, 1 to 6 August 1993, Band 23“, 1993
• Dörner, R. et al.: „Virtual und Augmented Reality (VR / AR): Grundlagen und Methoden der Virtuellen und Augmentierten Realität“. Springer Berlin Heidelberg, 2014
• Büttner, S. et al.: „Using Head-Mounted Displays and In-Situ Projection for Assistive Systems: A Comparison“ in „ PETRA '16 Proceedings of the 9th ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments”, 2016
• Blattgerste, J. et al.: “Comparing Conventional and Augmented Reality Instructions for Manual Assembly Tasks”. Rhodes 2017
30.05.2017 32
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Bildquellen
• Occulus Rift:http://cdn2.spiegel.de/images/image-1001969-galleryV9-twhc-1001969.jpg
• Pokémon Go: http://iphone-tricks.de/files/2016/10/pokemon-go-monster-fangen.jpeg
• Layar Beispiele:http://static.layar.com/website/magazine/LayarMagazine-Issue2.pdf
• CAVE Schema:http://www.visbox.com/wp-content/uploads/2015/03/viscube-c4-sw-600.png
• Hololens:https://vr-world.com/wp-content/uploads/2016/11/HoloLens.jpg
• Sidney Opera House Projectionhttps://www.youtube.com/watch?v=eCeK8NBddIQ
30.05.2017 33
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Vielen Dank!
30.05.2017 34