„Erweiterte Realität“ nutzt Monteuren und Chirurgen
Datenbrille projiziert Plan auf das Auge

Darstellungstechniken der "erweiterten Realität" machen komplexe Arbeitsabläufe in der Produktion und Medizin durch visuelle Überlagerung von Informationen plastischer. Das hilft beispielsweise dem Monteur oder dem Chirurg bei der täglichen Arbeit. Erste Anwendungen sind in greifbare Nähe gerückt.

LEIPZIG. Was nutzt in der Praxis ein virtuelles Bild von Kabelbäumen, wie sie sich idealerweise durch ein Flugzeug schlängeln sollen, wenn sich die Lage für den Monteur in der Realität ganz anders darstellt? Ein Manko, das mit Technologien der erweiterten Realität (englisch "Augmented Reality") ausgemerzt werden soll. Die Technik, mit der Minicomputer Instruktionen und animierte Anleitungen über eine halbdurchlässige Datenbrille aufs Auge projizieren, schraubt das Virtuelle zugunsten der Realität zurück.

So wird zum Beispiel der Plan zur Verkabelung eines Flugzeugrumpfes vorher erstellt und als digitale Bauanleitung je nach Arbeitsgang in die Datenbrille des Monteurs eingeblendet, durch die er den realen Kabelsalat im Blick hat und nun passgenau Strippen ziehen kann.

Simulationstechniken vor dem Durchburch

Im Handbuch blättern, sich orientieren, eben Gelesenes vergessen und wieder nachblättern entfällt. Anweisung und Aktion sind simultan, und der Monteur hat dabei die Hände frei. Schwindelig wird Anwendern davon nicht, beruhigen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung (IGD) in Darmstadt. Sie arbeiten wie 14 weitere Institute und Unternehmen an den neuen Simulationstechnologien und werden vom BMBF gefördert. Auf der 2. internationalen Statustagung "Virtuelle und Erweiterte Realität" in Leipzig diskutierten die Fachleute Anfang der Woche über den Stand der Technik.

So scheint es möglich, dass vor allem in der Automobilindustrie bald ganze Produktionsabläufe simuliert werden, Chirurgen während der Operation wichtige Patientendaten visualisiert bekommen und Touristen anschaulich per Datenbrille in vergangene Welten abtauchen können. Wichtig auf allen Anwendungsgebieten ist die intuitive Bedienung, nach der Daten je nach Blickrichtung und auf Gesten hin im Sichtfeld des Trägers der Datenbrillen erscheinen.

An dem BMBF-Leitprojekt Arvika beteiligen sich 20 Unternehmen (darunter Audi, Daimler-Chrysler, EADS, Ford, VW) und diverse Forschungsinstitute. VW plant, mit Hilfe der virtuellen Darstellungstechnik Crashtests zu analysieren. Das vorher am Rechner simulierte demolierte Modell wird dazu mit dem Ergebnis des echten Zusammenstoßes überlagert. Abweichungen lassen sich so auf einen Blick erkennen. Konstruktionsmängel offenbaren sich ohne aufwendige Messungen. Daimler-Chrysler nutzt die Augmented Reality beim Cockpit-Design und in der Konstruktion. Boeing probt die Verkabelung ihrer Flieger, wobei zum Beispiel sofort Fehlbelegungen angezeigt werden. Das Ergebnis umfangreicher Tests: Die Monteure waren doppelt so schnell.

Datenbrille ersetzt Blick auf den Monitor

In dem medizinischen Verbundprojekt MEDARPA werden darüber hinaus Techniken zur Unterstützung der Operationsvorbereitung und-ausführung entwickelt. Hier wird bereits eine Technik getestet, mit der der Operateur während eines Eingriffs auf dreidimensionale visualisierte Patientendaten wie Ultraschall-, Computertomographie- und Röntgenaufnahmen zugreifen kann. Die Informationen, etwa CT-Bilder des Herzens, werden ihm mit einem halbtransparenten, schwenkbaren Display direkt über der Eingriffsstelle in sein Sichtfeld eingeblendet. "Der Chirurg schaut durch ein kleines Fenster in das Innere des Patienten und kann seine dort ebenfalls sichtbaren chirurgischen Instrumente präziser einsetzen", erklärt Michael Schnaider, Leiter der Abteilung "Visual Computing" des Fraunhofer Instituts für Graphische Datenverarbeitung (ZGDV), den Vorteil der virtuellen Projektion. Der Forscher erhofft sich gerade auf dem Gebiet der Herzchirurgie große Fortschritte, da viele Bereiche im Operationsfeld schlecht einsehbar sind.

Bis Anwender von den Vorteilen profitieren, muss die Methode allerdings noch optimiert werden. Schwierig ist das Tracking, das heißt, die Synchronisation der Darstellung mit der Blickrichtung des Anwenders. In einer geschlossenen Halle mit Fixpunkten, die ein Positionssensor der Datenbrille registriert, ist es kein Problem, die digitalen Daten mit der Bewegung via GPS und Orientierungssensoren in Übereinstimmung zu bringen. Draußen, wo zum Beispiel eng stehende Gebäude GPS-Signale abschirmen, ist das schwieriger. Das könnte sich mit einem videobasierten mobilen Tracking-System ändern. Mit ihm lässt sich die Position und Blickrichtung des Nutzers genau ermitteln. Dazu wird das Videobild mit digitalen 3D-Modellen in Übereinstimmung gebracht, worauf das System automatisch Simulationen und Informationen einblendet.

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