Technologien aus dem Bereich »Virtual und Augmented Reality« (VR/AR) konnten sich in zahlreichen industriellen Anwendungsfeldern etablieren. VR/AR-Anwendungen werden zur Produktionsplanung, zur Wartungsassistenz und zum Training von Montageschritten entwickelt.
In einem FFG geförderten Take-Off Sondierungsprojekt konnte gezeigt werden, dass die Aktivität des rechten und linken Kollisionsdetektorneurons der Heuschrecken verlässlich drohende Kollisionen von Drohnen ohne Distanzabschätzung und Objekterkennung anzeigt. Aus diesen neuronalen Daten wurde ein innovativer bionischer Algorithmus entwickelt, der im Rahmen dieses Kooperationsprojektes weiterentwickelt und in die Hardware eines FPGA-Chips implementiert wird, um die Bildsequenzen von zwei Kameras mit hoher Bildwiederholungsrate in Echtzeit auszuwerten. Es wird ein visueller Drohnenprüfstand aufgebaut, um mit modernster VR Technologie das Kollisionsdetektorsystem in Echtzeit zu testen und Ausweichmanöver des Flugkontrollers in einer closed-loop Situation zu simulieren. Anschließend wird ein Demonstrator auf einer speziell entwickelten Testdrohne installiert und in verschiedenen kritischen Situationen getestet. Falls kein Ausweichmanöver möglich ist, soll ein Rettungsfallschirm ausgelöst werden und die Drohne sicher landen. Das Ergebnis ist ein optischer Kollisionssensor für Drohnen, der kostengünstig und energiesparend zuverlässig autonome Ausweichmanöver durchführen kann.
Die Möglichkeiten in VR zu konstruieren, zu simulieren und zu optimieren beschleunigen den Produktentwicklungsprozess. Diese Vorgehensweise und das digitale Abbild des zukünftigen Produkts werden gemeinhin als „digitaler Zwilling“ bezeichnet. Wir unterstützen Sie gerne, diese Möglichkeiten zu nutzen.
| ProjektTITEL: | Entwicklung eines bionischen Detektions- und Ausweichsystems für UAVs |
|---|---|
| Kurztitel: | BioKollAvoid |
| Fördergeber: | FFG |
| Ausschreibung: | TAKE OFF, TAKE OFF, TAKEOFF Ausschreibung 2018 |
| konsortialführer: | Universität Graz |
| partner: | Fraunhofer Austria Research GmbH |
| Laufzeit: | 10/2019 - 01/2022 |
Ziel ist die Entwicklung eines von der Natur inspirierten Demonstrators eines optischen Sensors für die Kollisionsdetektion und Kollisionsvermeidung von unbemannten Flugobjekten, vorzugsweise Drohnen. Diese Entwicklung ist von Wanderheuschrecken inspiriert, die seit vielen Jahren als bionisches Vorbild für die visuelle Kollisionsvermeidung gilt. Wanderheuschrecken besitzen ein zuverlässiges visuelles Kollisionsdetektionssystem das ihnen erlaubt in großen Schwärmen zu fliegen und beliebigen Hindernissen gekonnt auszuweichen.
Der Markt für Fahrzeugtechnik reorganisiert sich stark aufgrund disruptiver Technologien wie Elektrifizierung oder autonomes Fahren. Die Fahrzeugtechnik wird immer komplexer durch neue, unterschiedlich zu integrierende Technologien (z.B. hybride Antriebsstränge), die Zunahme an kognitiven Fahrzeugfähigkeiten (insbesondere umfassende Fahrzeug- und Umweltsensorik für präzisere Fahrzeugreaktionen), oder die Zunahme der Vernetzung (z.B. Vehicle-to-Everything, eHorizon). Es steigen die Kundenerwartungen an Verfügbarkeit und Qualität bei gleichbleibenden Produktionskosten und erhöhtem Time-to-Market.
Die Erwartungen an das Design und die Produktion von innovativen Antriebsstrangsystemen und Prüfstände sind enorm. Hierbei ist insbesondere auch die Ausrichtung der Prüfstandtechnologie auf die entsprechenden neuen Antriebstechnologien eine große Herausforderung. Das Ziel des Projekts VR4CPPS (Virtual Reality for Cognitive Products and Production Systems) ist es, den Entwicklungsprozess von komplexen Produktionssystemen und Produkten durch frühzeitige Integration von Virtual Reality (VR) Technologien zu unterstützen und zu verbessern.
| ProjektTITEL: | Virtual Reality for Cognitive Products and Production Systems |
|---|---|
| Kurztitel: | VR4CPPS |
| Fördergeber: | FFG |
| Ausschreibung: | Produktion der Zukunft, Produktion der Zukunft, 24. AS PdZ nationale Projekte 2017 |
| konsortialführer: | AVL List GmbH |
| partner: | Fraunhofer Austria Research GmbH |
| Laufzeit: | 05/2018 - 10/2021 |
| Projektwebseite: | https://vr4cpps.at/ |
Ziel des Forschungsprojektes VR4CPPS (Virtual Reality for Cognitive Products and Production Systems) ist es, Entwicklung, Produktion und Betrieb komplexer Produktions- und Testsysteme durch frühzeitige Integration von Virtual Reality (VR)-Technologie zu verbessern. Das Projekt behandelt besonders die Verbesserung der Designqualität durch optimierte, teamübergreifende Arbeitsmethodiken sowie die Steigerung der Produktionseffizienz durch VR-basierte Schulung von Technikern für neue Produktionslinien. Darüber hinaus wird auch die Reduzierung des After-Sales-Aufwands durch die Entwicklung virtueller Räume zur effizienten Zusammenarbeit von Experten und Betreibern im Kontext von Betrieb und Wartung erforscht.
Zu den wichtigsten technologischen Herausforderungen gehören die effiziente Erstellung eines digitalen Zwillings, die Entwicklung einer verteilten VR-Umgebung zur Verbesserung der Zusammenarbeit zwischen verteilten Standorten sowie Verfahren zur interaktiven Visualisierung und Analyse von (nicht geometrischen) Daten in VR, einschließlich Messdaten, Metadaten und Prozessdaten.
Informationen sind kostbar – das gilt auch in der Baubranche. Bauingenieure sichern daher alle Gebäudedaten im Computer. Wenn sie allerdings später einen Energieausweis erstellen wollen, gilt es, die Daten in mühseliger Handarbeit auszusortieren. Dazu müssen sie die Angaben reduzieren, um die Simulationssoftware nicht mit unnötigen Informationen zu überfordern. Die Ingenieure analysieren also per Hand die Daten und entscheiden basierend auf ihren Erfahrungen und auf festgelegten Normen, welche Informationen für den Energieausweis relevant sind. Die Software des Projekts »Ginger« vereinfacht dadurch die Arbeit der Bauingenieure.
Das Projekt Ginger ist ein Beispiel für eine Kooperation von Fraunhofer Austria und mittelständischen Unternehmen. Wenn auch Sie Daten haben, die immer auf ähnliche Art und Weise bearbeitet werden, helfen wir Ihnen bei der automatisierten Datenverarbeitung.
| ProjektTITEL: | Graphical Energy-Efficiency-Visualization in Architecture |
|---|---|
| Kurztitel: | GINGER |
| Fördergeber: | FFG |
| Ausschreibung: | IKT der Zukunft |
| konsortialführer: | Fraunhofer Austria Research GmbH |
| partner: | A-NULL Development GmbH Ingenieurbüro Gratzl e.U. |
| Laufzeit: | 2013 -2015 |
Forscher von Fraunhofer Austria haben sich zum Ziel gesetzt, die Datenmengen automatisch so zu reduzieren, dass ein Energieausweis daraus erstellt werden kann. Welche Informationen sind wichtig für den Energieausweis, welche unwichtig? Um dies herauszufinden, vergleichen die Wissenschaftler die gespeicherten umfangreichen Gebäudemodelle mit vereinfachten Varianten. Haben sie passende Vereinfachungen gefunden, übertragen sie diese in einen Algorithmus, der die Daten in Zukunft automatisch sortiert.
Was für die Bauingenieure eine langwierige Angelegenheit ist, fordert auch eine Menge Rechenleistung, um die Datenflut entsprechend zu reduzieren. Damit nicht jedes Architekturbüro einen eigenen Server für die Berechnungen anschaffen muss, nutzt die Software das Cloud Computing.
Immer mehr Bahnhöfe decken verschiedene Funktionen von der Nah- und Fernverkehrsdrehscheibe bis hin zum Einkaufzentrum ab. Dadurch entsteht eine Situation, in der verschiedene Leitsysteme konkurrierende Informationen vermitteln. Für viele Menschen stellt die gesteigerte Komplexität der Verkehrsknotenpunkte eine verstärkte Desorientierung, erhöhte subjektive Unsicherheit und in weiterer Folge eine psychische Mobilitätsbarriere dar.
Diese Aspekte müssen bereits bei der Planung vollständig berücksichtigt werden, da nachträgliche Adaptierungen mit sehr hohen Kosten verbunden sind. Dafür ist es wichtig zu verstehen, wie Menschen mit ihrer Umgebung interagieren und wie unterschiedliche, neue Medien und Informationsinhalte das Orientierungs- und Navigationsverhalten beeinflussen.
In der Gestaltung von Leitsystemen werden derzeit immer noch die gebaute Umgebung, visuelle Leitsysteme und mobile Informationen weitgehend getrennt betrachtet, was nicht mehr den realen Nutzungsgewohnheiten entspricht. Wie diese Entwicklung die Nutzungsmuster beeinflusst und welche Anforderungen sich dadurch für zukünftige Leitsysteme ergeben sind Fragen denen sich MOVING sowohl methodisch als auch inhaltlich nähert.
»Und wo muss ich jetzt hin?«
Für viele Menschen stellt die gesteigerte Komplexität der Verkehrsknotenpunkte eine verstärkte Desorientierung, erhöhte subjektive Unsicherheit und in weiterer Folge eine psychische Mobilitätsbarriere dar. Diese Aspekte müssen bereits bei der Planung vollständig berücksichtigt werden, da nachträgliche Adaptierungen mit sehr hohen Kosten verbunden sind. Dafür ist es wichtig zu verstehen, wie Menschen mit ihrer Umgebung interagieren und wie unterschiedliche, neue Medien und Informationsinhalte das Orientierungs- und Navigationsverhalten beeinflussen. Wie diese Entwicklung die Nutzungsmuster beeinflusst und welche Anforderungen sich dadurch für zukünftige Leitsysteme ergeben sind Fragen, denen sich »MOVING« sowohl methodisch als auch inhaltlich nähert.
| ProjektTITEL: | Methodik zur Optimierung von Indoor Leit- und Navigationssystemen |
|---|---|
| Kurztitel: | MOVING |
| Fördergeber: | FFG |
| Ausschreibung: | ways2go 4. Ausschreibung (2011) |
| konsortialführer: | Austrian Institute of Technology GmbH |
| partner: | Fraunhofer Austria Research GmbHis-design GmbH ÖBB-Infrastruktur AG NOUS Wissensmanagement GmbH CURE - Center for Usability Research and Engineering Architekt DI Alfred Ritter |
Das abschließende Ergebnis stellt der Leitfaden mit Erkenntnissen aus den Studien und die hieraus ableitbaren Grundsätze der Gebäudeorientierung als Vorgabe diesbezüglicher Regelwerke, sowie die Erweiterung des vorhanden graphischen Standards auf eine mobile Indoor-Navigation dar. Der Leitfaden ist als Hilfestellung für Planer von Leitsystemen als auch für Infrastrukturbetreiber konzipiert. Insbesondere die Projektteilnahme von Architekt DI Ritter, Planer des Leitsystems für den Hauptbahnhof Wien, sowie der ÖBB garantieren die kundenorientierte Ausrichtung des Projekts.
Im Jahr 2011 wurden in Deutschland mehr als 90% aller Verkehrsunfälle mit Personenschaden auf menschliches Fehlverhalten zurückgeführt. Den größten Anteil an personenbezogenen Unfallursachen weisen Lenkerinnen und Lenker von Personenkraftwagen auf. Das Forschungsprojekt »MueGen Driving« befasst sich mit der systematischen Untersuchung des Verhaltens von Verkehrsteilnehmenden in normalen und kritischen Fahrsituationen unter Berücksichtigung der Kriterien Geschlecht und Alter sowie verschiedener Straßenverhältnisse in einer kontrollierten Umgebung, die reproduzierbare Tests ermöglicht. Dazu wird der Fahrsimulator des Instituts für Fahrzeugtechnik modifiziert, um den Testpersonen visuelle, akustische und kinästhetische Fahr- und Umgebungswahrnehmungen zu ermöglichen.
| ProjektTITEL: | Fahrverhalten in kritischen Situationen |
|---|---|
| Kurztitel: | MueGen Driving |
| Fördergeber: | FFG |
| Ausschreibung: | Femtech |
| konsortialführer: | Technische Universität Graz |
| partner: | Fraunhofer Austria Research GmbH AVL List GmbH SBW Technology Ltd |
Auf der Seite der Visualisierung kommt ein neuartiges 3D-Displaysystem aus eigener Entwicklung zum Einsatz. Displays an der Front und den Seiten des Fahrzeugs werden mit sogenannten Parallax-Barrieren ausgestattet. Diese Barrieren sind Plexiglasscheiben, die mit einem genau berechneten Streifenmuster bedruckt sind und vor den Displays befestigt werden. Ein Eye-Tracker ermöglicht es uns, die einzelnen Pixel der Displays so anzusteuern, dass wir unterschiedliche Bilder für linkes und rechtes Auge erzeugen können, ohne dass besondere Hilfsmittel wie 3D-Brillen benötigt werden.
Der Fahrsimulator ermöglicht realistisches und ungefährliches Testen von Assistenzsystemen in unterschiedlichsten Fahrsituationen durch visuelle, akustische und kinästhetische Fahr- und Umgebungswahrnehmungen. Die erzielten Erkenntnisse stellen die Basis zukünftiger geschlechts-, alters- und situationsadaptiver Eingriffsstrategien von Fahrerassistenzsystemen dar. Machen auch Sie Ihre Fahrerassistenzsysteme fit für die Zukunft!
Auch Verkehrssituationen, Infrastrukturen und verschiedene Stadtplanungsvarianten können kosteneffizient und gefahrlos evaluiert werden.
"Kann durch den Einsatz von Virtual und Augmented Reality (VR und AR) die partizipative Planung öffentlicher Verkehrsräume inklusiver, effizienter und nachhaltiger gestaltet werden?"
Diese Frage steht bei VR-Planning im Mittelpunkt. Es werden vier mögliche Formen der Partizipation im Planungsprozess (Information, Konsultation, Kooperation und FachplanerInnen-Interaktion) betrachtet und der Einsatz von VR und AR entsprechend der jeweiligen Formen der Partizipation erforscht. Die größte Herausforderung für partizipative Planungsprozesse ist typischerweise die Einbeziehung von unterschiedlichen Fähigkeiten sowie unterschiedlich ausgeprägtem Wissen und Kompetenzen der Beteiligten. Dementsprechend untersucht VR-Planning wie VR und AR abgestimmt auf verschiedene Stakeholder und deren Kompetenzen eingesetzt werden kann, um effizient und zielgerichtet zu den wichtigen Ergebnissen für den jeweiligen Partizipationsprozess zu kommen.
Anhand von konkreten Planungsaufgaben in "aspern Die Seestadt Wiens" und am Beispiel "Stadt- und Infrastrukturentwicklung Kapfenberg" wird der Einsatz von VR und AR in einem partizipativen Planungsprozess mit BürgerInnen, PlanerInnen verschiedener Disziplinen und VertreterInnen der Gemeinde exemplarisch durchgeführt. Dabei wird evaluiert, wie durch den Einsatz von immersiver VR und AR besseres Verständnis und höheres Vertrauen in die angestrebte Planungslösung geschaffen werden kann.
Ein zentrales Ergebnis des Projekts ist die Erstellung eines Leitfadens für die Integration von VR und AR in die Kommunikation von Stadtentwicklung, partizipativer Planung und interdisziplinäre Fachplanungen. Die angestrebten Projektergebnisse eröffnen PlanerInnen und EndscheidungsträgerInnen zukünftig innovative Möglichkeiten für die partizipative Planung. Der Leitfaden unterstützt die Partizipation in verschiedenen Phasen eines Planungsprozesses: Vom Ideensammeln im Vorfeld einer konkreten Planung, der Ideenfindung/Visionen-Entwicklung für urbane Räume, über Verdichtung durch User-Generated Design bis hin zur realitätsnahen Erprobung von Designs mit VR und AR durch die späteren NutzerInnen bereits in der Planungsphase. VR-Planning legt den Grundstein für inklusives, effizientes, nachhaltiges und innovatives Smart Street Design.
Leitung: AIT Mobility Department
Projektpartner: ostertag ARCHITECTS ZT GmbH, PlanSinn GmbH, Wien 3420 Aspern Development AG, Bytefex
Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit) im Rahmen des Programms „Mobilität der Zukunft“ unter der Bewilligungsnummer 860210 („VR-Planung“) finanziert.
Helmut Schrom-Feiertag, Florian Lorenz, Georg Regal, Volker Settgast
Augmented and Virtual Reality Applied for Innovative, Inclusive and Efficient Participatory Planning
Proceedings of 7th Transport Research Arena TRA 2018. Vienna, 10 p.
DOI: 10.5281/zenodo.1491568
Fraunhofer Austria
