Mit intuitiven Gesten spielerisch virtuelle Fabriken erleben

Wenn eine Maschine konstruiert oder ein Arbeitsprozess geplant wird, greifen Wissenschaftler heute oft auf die virtuelle Realität – kurz VR – zurück.

Dadurch entstehen einzelne Anlagen bis hin zu ganzen Fabriken dreidimensional am Computer, sie sind begehbar, können getestet und verändert werden, ohne dass ein einziges Bauteil gefertigt werden muss. Das spart Geld und Zeit, Planungsfehler und Verständnisprobleme können früh erkannt und ausgeschaltet werden. Die Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb der TU Chemnitz hat eine solche VR-Anlage in ihrer Experimentier- und Digitalfabrik mit Mitteln aus dem Hochschulbauförderungsgesetz (HBFG) realisiert.

Eingesetzt wird sie für Untersuchungen zur Fabrik- und Logistiksystemplanung. Die Wissenschaftler können hier ganze Anlagen und Maschinen planen, aber auch Logistik-, Fertigungs- und Montagesysteme. Außerdem testen sie Materialflüsse und kümmern sich mit Ergonomieuntersuchungen um die optimale Gestaltung von Arbeitsplätzen. Einsatz findet die VR-Anlage nicht nur in der Forschung, sondern auch in der Aus- und Weiterbildung von Studierenden, Mitarbeitern und Unternehmen sowie bei virtuellen Konferenzen. „Auch in Zukunft werden wir durch stetige Weiterentwicklungen der VR-Anlage in der Experimentier- und Digitalfabrik Mehrwertdienste sowohl für eigene Forschungen als auch für Unternehmen generieren“, sagt Prof. Dr. Egon Müller, Leiter der Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb.

Ein wesentlicher Vorteil dieser selbstentwickelten Anlage: Sie ist bausteinartig aus Komponenten zusammengesetzt, die auch im Consumer-Bereich auf dem Markt sind – dadurch ist sie vergleichsweise preisgünstig. Zum Einsatz kommen neben einer handelsüblichen Software, Stereoprojektoren, einem Sound-System sowie 3D-Foto- und Videotechnik beispielsweise multifunktionelle Controller der Spielkonsole Nintendo Wii. Diese arbeiten mit eingebauten Bewegungssensoren, die Position und Bewegung der Fernbedienung im Raum registrieren. Außerdem steht zur Steuerung ein so genanntes Balance Board zur Verfügung – betretbare Sensorflächen, die eine Steuerung durch die Verlagerung des Körpergewichtes ermöglichen. „Die Verwendung dieser Nintendo-Komponenten erlaubt eine spielerische Bedienung der virtuellen Modelle. Veränderungen am Modell werden zudem in Echtzeit dargestellt“, so Frank Börner, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb.

Aktuell haben die Wissenschaftler die VR-Anlage um eine zusätzliche Mensch-Maschine-Schnittstelle erweitert: Eine kamerabasierte Gestensteuerung vergleicht Bewegungen und Positionen des Benutzers mit vordefinierten Gesten und leitet daraus Steuerbefehle ab. Das spart komplexe und kostenintensive Interaktions- und Trackinghardware. „Anhand der gemeinsamen Nutzung der Steuergeräte der Nintendo Wii und dieser kamerabasierten Gestensteuerung können mehrere Sensordaten gleichzeitig erfasst und ausgewertet werden“, berichtet Börner und ergänzt: „Mit diesen neuen Schnittstellen und der prototypischen Anbindung an CAD- und Layoutplanungssoftware kann sich der Planer spielerisch und intuitiv innerhalb der virtuellen Fabrik bewegen und diese gestalten. Darüber hinaus ist die Interaktion auch mit einzelnen Elementen der Modelle möglich.“

Weitere Informationen erteilt Frank Börner, Telefon 0371 531-37513, E-Mail frank.boerner@mb.tu-chemnitz.de