Engineering 16.11.2001, 17:31 Uhr

Virtuelle Realität gibt Ingenieuren Planungssicherheit

Virtual Reality soll bei DaimlerChrysler bald von jedem Ingenieur am Arbeitsplatz genutzt werden können, um die prozessoptimierte Fabrikplanung zu beschleunigen. Als erster Schritt in diese Richtung wurden in das Virtual Reality Competence Center am Forschungsstandort Ulm 1 Mio. Euro investiert.

Kommunikationslücken zwischen Mensch und Maschine sollen geschlossen werden. Bei DaimlerChrysler beginnt deshalb gerade die nächste Welle von Virtual Reality (VR). Bisher sieht die bildschirmgestützte Fabrikplanung z.B. so aus: Der Roboterarm verfährt zu einer Box am Boden, greift nach einem darin liegenden Bauteil, um es in die Fahrzeugkarosserie einzusetzen. Doch der Arm erreicht nicht genau die anvisierte Stellung: Änderungen beim Bewegungsablauf sind notwendig.

Anstatt nun komplexen Koordinaten der Einzelschritte über die Tastatur einzugeben, wird der Industrieroboter bei DaimlerChrysler seit Neuestem mit Hilfe von VR-Techniken angelernt. Das geschieht in der „Holostage“-Anlage, einer Kombination aus Cave (Projektion auf mehrere ebene Flächen) und Halbrundprojektion, bei der auch der Boden als Projektionsfläche mitgenutzt wird. Dort hinein werden Roboter, Karosserie und andere Gegenstände der neuen Fabrik projiziert.

Ein Ingenieur nimmt den Roboterarm mit seinem Datenhandschuh „an die Hand“. Bewegungskoordinaten werden dabei automatisch berechnet. Die Daten dienen dann zur Programmierung des Roboters.

In der projizierten Welt wird zudem das nachführende „Tracking“ eingesetzt: Auf diese Weise erhält der Betrachter mit seiner 3D-Brille stets ein perspektivisch korrektes, realitätsnahes Bild. Dieses Tracking funktioniert kabellos: Über sechs Kameras wird die Position des Ingenieurs überwacht und die Bilder berechnet. Die Übergänge zwischen dem horizontalen Boden und der vertikalen, halbrunden Wand verschmelzen für den Außenstehenden, da die Randbereiche im Rechner „soft“ abgedeckt werden.

Ohne diese Art von Virtueller Realität ist prozessoptimierende Fabrikplanung für DaimlerChrysler heute kaum denkbar. Viele Planungsschritte lassen sich dadurch schneller und einfacher realisieren, Probleme können eher identifiziert werden.

Die neue Visualisierungstechnik im Virtual Reality Competence Center (VRCC) in Ulm wird auch genutzt, um die Bewegungsabläufe der Mitarbeiter in der künftigen Fabrik zu untersuchen. Dazu verwenden die Forscher auf der Halbrundprojektion ein virtuelles Menschmodell, das sich in der Datenumgebung selbständig von einem Punkt zu einem anderen bewegt. Dabei generiert der Rechner nicht nur die Darstellung und das Messen von Strecken. Beim Anheben eines Bauteils und beim Einbau in das Fahrzeug werden unter anderem auch die Belastungszustände der Wirbelsäule simuliert.

Die Holostage ist für DaimlerChrysler nur ein Beispiel für den Einsatz von VR im Konzern. Als eines der ersten Unternehmen in Deutschland begann man bereits 1993, die Einsatzmöglichkeiten von VR in der Auto- und Luftfahrtindustrie zu untersuchen. „Mittlerweile hat VR ihren Siegeszug in den Unternehmensbereichen angetreten“, sagt Klaus Grebner, Leiter des Ulmer VRCC. Für Ingenieure, Designer und Ergonomen in der Entwicklung gehöre die Technologie zum täglichen Arbeitsmittel, auch in der Produktion, dem Verkauf, Service und der Wartung hält sie Einzug. An mehr als zehn Standorten im Konzern wird heute mit VR gearbeitet.

Die Vision innerhalb des Konzerns ist klar: „Virtual Reality muss in Zukunft vollständig in die Arbeitsprozesse von DaimlerChrysler integriert sein“, so Grebner. Daher gehe es mit dem zunehmendem Reifegrad und dem damit verbundenen Preissturz der Technologie für die Ulmer Forscher nun darum, VR für jeden Entwickler auf dem PC als intuitive Benutzerschnittstelle verfügbar zu machen.

„VR wird morgen das interaktive User-Interface schlechthin sein“, ist Alfred Katzenbach, Leiter des DaimlerChrysler-Labors „IT for Engineering“, überzeugt. Statt Bildschirm, Maus und Tastatur könne man in Zukunft alle Informationen am Schreibtisch dreidimensional und realitätsnah erkennen und erfahren. In wie weit der einzelne dabei in die virtuelle Welt eintauche, solle er selbst nach spezifischer Aufgabenstellung wählen können.

Die Ingenieure setzen den Computer in Zukunft nicht mehr zur Erzeugung virtueller Welten ein, sondern sie erweitern die natürliche Umgebung durch rechnergenerierte Zusatzinformationen: Neben der erweiterten Realität( Augmented Reality) verbinden die Forscher die virtuelle Welt mit der realen Welt (Mixed Reality), um die Sicht auf die reale Welt situations- und bedarfsgerecht anzureichern. Alfred Katzenbach ist sich sicher, dass sich so das wirtschaftliche Potenzial von VR weiter ausschöpfen lässt.

Um die Vision umzusetzen, hat DaimlerChrysler die VR-Forschungsaktivitäten auf die neuen Schwerpunkte Mixed und Augmented Reality, verteilte VR und Low Cost VR ausgerichtet und das VRCC dazu neu ausgestattet. Wo den Forschern bislang schon eine Halbrundprojektion und eine Cave zur Verfügung standen, wurde neben der Holostage ein Mixed- und Augmented-Reality-Labor eingerichtet, in dem unterschiedlichste Anwendungen getestet werden: Angefangen von Trainings für Mitarbeiter in der Montage über portable Systeme für Wartungs- und Inspektionstechniker bis hin zum System zur Beurteilung der Cockpit-Ergonomie. Neu ist außerdem eine virtuelle Werkbank (Holobench). Sie besteht aus einer ­senkrecht stehenden und einer horizontalen Fläche, die von hinten und unten angestrahlt wird. Hier kommt die Infitec-­Technologie zum Einsatz, die zum Stereobild-Sehen die getrennte Ansteuerung von linkem und rechtem Auge über Interferenz-­Filtertechnik erlaubt. Damit wird die Durchführbarkeit von Ein- und Ausbauten an Fahrzeugen untersucht.

Zum Beispiel konnte man mit dieser Technik beim Chrysler PT Cruiser frühzeitig feststellen, dass der Anlasser zwei Zentimeter weiter nach rechts verschoben werden musste, damit die Werkstätten ihn ­später ohne Kollision mit dem Kühler ausbauen können.

SABINE KOLL/CIU

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