Virtual Reality Eintauchen in die digitale Welt

Virtual Reality
Eintauchen in die digitale Welt
Dipl.-Ing. Dennis Walch
Dipl.-Ing. Johannes Wulz
Garching, 17. November 2006
fml • Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik • TU München
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Willibald A. Günthner
Virtual Reality – Eintauchen in die digitale Welt
«Sag es mir und ich vergesse es,
zeig es mir und ich erinnere mich,
lass es mich tun und ich behalte es.»
(Konfuzius 551-479 v. Chr.)
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Willibald A. Günthner
Agenda
„ Was ist Virtual Reality?
„ Komponenten eines VR-Systems
„ VR-Systeme am Lehrstuhl fml
„ Einsatzfelder
„ Potenziale & Grenzen
„ Projekte & Live-Demos
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Willibald A. Günthner
Was ist Virtual Reality?
Imagination
Imagination
Rechnergenerierte
Rechnergenerierte3D-Welt
3D-Welt
Echtzeitfähigkeit
Echtzeitfähigkeit
Interaktion
Interaktion
Immersion
Immersion
Vollkommene
VollkommeneEingebundenheit
Eingebundenheit
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Willibald A. Günthner
Agenda
„ Was ist Virtual Reality?
„ Komponenten eines VR-Systems
„ VR-Systeme am Lehrstuhl fml
„ Einsatzfelder
„ Potenziale & Grenzen
„ Projekte & Live-Demos
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Willibald A. Günthner
Komponenten eines VR-Systems
Imagination
Imagination
„ Rechner
„ Software
Interaktion
Interaktion
Immersion
Immersion
„ Ausgabegeräte
„ Tracking-System
„ Eingabe- bzw. Interaktionsgeräte
Die Zusammenstellung der Komponenten ist
von der Anwendung und der Wirtschaftlichkeit
bzgl. des Anwendungsfalls abhängig
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Komponenten eines VR-Systems
„ 3D-Visualisierung über Trennung der Sehkanäle
Imagination
Imagination
႑ Raumbildprojektion/Stereoprojektion
(Auf- und Rückbildprojektion, 20-500 T€)
Interaktion
Interaktion
Immersion
Immersion
ႛ Anaglyphe Projektion
keine farbgetreue Darstellung
ႛ Polarisationsfiltertechnik
ႛ Interferenzfiltertechnik (keine Farbtreue)
ႛ KMQ-Projektion mit Prismenbrille (Abstand zur Projektionsfläche fix)
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Komponenten eines VR-Systems
„ 3D-Visualisierung über Trennung der Sehkanäle
႑ Monitor oder Projektor in Kombination
Imagination
Imagination
mit Shutterbrillen (Preis ca. 3-500 T€)
> 100 Hz für flimmerfreies
Bild erforderlich
Interaktion
Interaktion
Immersion
Immersion
႑ HMD (Preis 10-160 T€, <1280 x 1024 dpi, Blickfeld <130° Weite,
<90° Höhe)
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Komponenten eines VR-Systems
„ Tracking-System (Infrarot, Ultraschall, optisch,
mechanisch, …)
Imagination
Imagination
Interaktion
Interaktion
Immersion
Immersion
„ Eingabe- bzw. Interaktionsgeräte (Flystick,
Datenhandschuh 1-15 T€, Laufband, Headsets, …)
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Agenda
„ Was ist Virtual Reality?
„ Komponenten eines VR-Systems
„ VR-Systeme am Lehrstuhl fml
„ Einsatzfelder
„ Potenziale & Grenzen
„ Projekte & Live-Demos
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Das VR-Labor des fml
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Mobiles VR-System am Lehrstuhl fml
„ Konstruktion: Standardprofile
„ Spezielle Software
„ 2 Projektoren
Æ Mobilität
„ 1 Rechner & 1 Stereowandler
Æ Kosten: 20 T€
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Agenda
„ Was ist Virtual Reality?
„ Komponenten eines VR-Systems
„ VR-Systeme am Lehrstuhl fml
„ Einsatzfelder
„ Potenziale & Grenzen
„ Projekte & Live-Demos
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Einsatzfelder
„ Evaluierung von Produktdesign und -entwicklung
(z.B. Design Review und Prüfen der Montierbarkeit von Fahrzeugen)
„ Fabrik- und Layoutplanung
(z.B. virtuelle Absicherung und Prüfen der Zugänglichkeit geplanter Anlagen)
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Fabrik- und Layoutplanung
Desktop: Layout- und Arbeitsplatzgestaltung
(planen an einem Desktop-Arbeitsplatz)
VR-Layoutgestaltung
(immersive Planung)
Veränderungen am
Modell im
Planungssystem
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VR-Absicherung
Fehlerquellen werden vom
Planer durch realitätsnahe
immersive Darstellung
erkannt
Interaktion mit dem VRModell in einer immersiven
Planungsumgebung
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Einsatzfelder
„ Evaluierung von Produktdesign und -entwicklung
(z.B. Design Review und Prüfen der Montierbarkeit von Fahrzeugen)
„ Fabrik- und Layoutplanung
(z.B. virtuelle Absicherung und Prüfen der Zugänglichkeit geplanter Anlagen)
„ Simulation insb. mit der Komponente Mensch
(z.B. vorzeitige Ermittlung von Durchsätzen oder DLZ geplanter Anlagen)
„ Ergonomieuntersuchungen
(z.B. Prüfen der Bedienbarkeit über virtuelle Greifräume und Sichtfelder
verschiedener Antropometrien)
„ Schulung & Training
(z.B. Training von Wartungs- und Servicetechnikern)
„ Präsentation
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„ Was ist Virtual Reality?
„ Komponenten eines VR-Systems
„ VR-Systeme am Lehrstuhl fml
„ Einsatzfelder
„ Potenziale & Grenzen
„ Projekte & Live-Demos
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Potenziale & Grenzen
Potenziale
Aktuelle Grenzen
ƒ VR als Kommunikationsgrundlage
interdisziplinärer Teams
ƒ Hoher Berechnungsaufwand für
komplexe VR-Modelle
ƒ VR als Kommunikationsgrundlage
über/für alle Hierarchieebenen
ƒ Hohe Anschaffungskosten immersiver
Systeme
ƒ Verkürzung der Planungszeit (z.B.
„Einspar-potenziale im Maschinen- und
Anlagenbau von 10-15% innerhalb von
5 Jahren“, Prof. Schenk IFF)
ƒ Gesundheitsrisiken (Cyber Sickness,
hohes Gewicht von HMDs)
ƒ Höhere Planungssicherheit
ƒ Intuitive und interaktive Einbindung des
Menschen in die Simulation
ƒ Training und Analyse von geplanten
Prozessen
ƒ Schulung und Simulation
personengefähr-dender Abläufe
ƒ Image
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ƒ Inkompatibilität der Anwendungen
ƒ Unzureichend ergonomische
Gestaltung der Benutzerschnittstellen
(Datenbrillen, 2-dim
Bewegungsplattform)
ƒ Einschränkung des Sichtfelds bzw.
damit einhergehend der Verlust an
Immersion
ƒ Schwer zu quantifizierender Nutzen
und Aufwand durch den Einsatz von VR
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Agenda
„ Was ist Virtual Reality?
„ Komponenten eines VR-Systems
„ VR-Systeme am Lehrstuhl fml
„ Einsatzfelder
„ Potenziale & Grenzen
„ Projekte & Live-Demos
„ Virtual Reality-gestützte Kommissionierung
„ Virtuelle Lernumgebung zur Montage von Elektroschaltkästen
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Kommissionieren in der Virtual Reality
Virtual Reality gestützte Kommissionierung
Ŷ Soziotechnisches System in der Logistik
Ŷ Durchgängiger Einsatz der VR-Technologie
Planung
Ŷ Schnelle & variable Kommissioniersystemplanung
Ŷ Visualisierung und virtuelle Absicherung
Simulation
Ŷ Integration der simulativ schwer zu modellierenden
Komponente Mensch
Ŷ Ermittlung des Durchsatzes und REFA-Zeiten
geplanter manueller Kommissioniersysteme
Schulung & Training
Ŷ Verbesserung von Anlaufsituationen bzw. die
Umstellung von Prozessen (z.B. Zusammenführen
von Kommissionierung und Qualitätssicherung)
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Virtuelle Lernumgebung in der Montage
Virtuelle Trainingsumgebung
Ŷ Virtuell abgebildeter Montagearbeitsplatz
Ŷ Standardisierte Schulung von Arbeitsabläufen
Vorteile
Ŷ Verkürzung der Anlernphase
Ŷ Einsparung von Schulungspersonal, Betriebs- und
Arbeitsmitteln (Maschinen, Produkte) zur Schulung
Ŷ Schulung abseits der laufenden Produktion
Ŷ VR-Schulung / Training unabhängig von Ort und Zeit
Ŷ Schulung von Fehlerszenarien ohne Personengefährdung
Zukunft
Ŷ Von der produktspezifischen Schulung zur
netzwerkweiten Schulung von Standardprozessen
Ŷ Evaluierung sowie Nutzen- / Kostenbetrachtung von
der VR-Modellierung bis zum Einsatz
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Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Dennis Walch
Dipl.-Ing. Johannes Wulz
Tel.: 089 / 289 – 15932
Tel.: 089 / 289 – 15911
e-Mail: [email protected]
e-Mail: [email protected]
Labor für Virtuelle Realität der
Fakultät für Maschinenwesen der
Technischen Universität München
fml • Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik • TU München
fml • Lehrstuhl für
Fördertechnik Materialfluss Logistik
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing.
Willibald A. Günthner
Technische Universität München
Boltzmannstraße 15
85748 Garching bei München
http://www.fml.mw.tum.de
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