Forschungsthema »Virtual, Augmented und Mixed Reality«

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.

Unsere aktuellen Forschungsprojekte

BioKollAvoid – Bionic Kollision Avoid

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. Die Aktivität des rechten und linken Kollisionsdetektorneurons der Heuschrecken zeigt verlässlich drohende Kollisionen von Drohnen ohne Distanzabschätzung und Objekterkennung an. 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.

Das Ergebnis ist ein optischer Kollisionssensor für Drohnen, der kostengünstig und energiesparend zuverlässig autonome Ausweichmanöver durchführen kann.

Unser Beitrag

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.

Ihr Nutzen

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.

Partner und Förderung

Dieses Projekt wird von 2019 bis 2021 im Rahmen des FFG-Programms TAKE OFF gefördert. Die Projektleitung und -koordination liegt Prof. Manfred Hartbauer vom Institut für Zoologie der Universität Graz. Weitere Partner sind die Drone Rescue Systems GmbH und die FH JOANNEUM Gesellschaft mbH.

Literaturreferenz

Veronika Schmidt
Mit Heuschrecken ins Kino für technische Zwecke
Die Presse, Print-Ausgabe, 29.02.2020
https://www.diepresse.com/5776420/mit-heuschrecken-ins-kino-fur-technische-zwecke.

Ansprechperson

Torsten Ullrich

Contact Press / Media

Dr. techn. Torsten Ullrich

Forschungskoordination

Fraunhofer Austria Research GmbH
Inffeldgasse 16c
8010 Graz, Österreich

Telefon +43 676 888 61 802

VR4CPPS - Virtual Reality for Cognitive Products and Production Systems

Die Automobilindustrie befindet sich aufgrund disruptiver neuer Technologien wie z.B. erhöhter kognitiver Fähigkeiten von Fahrzeugen und erhöhter Konnektivität mit der Umwelt im Umbruch. Auch die Erwartungen an die Entwicklung und Produktion innovativer Antriebsstrangsysteme sowie damit verbundener Testsysteme und Testeinrichtungen steigen. Insbesondere die Ausrichtung der Mess- und Prüftechnik auf innovative neue Antriebstechnologien ist eine Herausforderung.
»Wie kann Virtual Reality dabei helfen, diese Herausforderungen zu bewältigen?«

Unser Beitrag

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.

Ihr Nutzen

Wir bieten Ihnen unsere Expertise in der Verwendung von Virtual Reality

  • in der Konstruktion zur frühzeitigen Evaluierung von neuen Designs und Produkten
  • zum virtuellen Design-Review mit Telepräsenz
  • in der Montageplanung
  • bei virtuellen Trainingsapplikationen   

Partner und Förderung

Das komplementäre VR4CPPS-Konsortium besteht aus der AVL List GmbH als Industriepartner und Fraunhofer Austria sowie dem TU Graz Institut für Computer Graphik und Wissensvisualisierung als wissenschaftliche Partner. VR4CPPS wird von der FFG im Rahmen der Initiative FTI Produktion der Zukunft gefördert.

Literaturreferenz

Simon Kloiber, Christoph Schinko, Volker Settgast, Martin Weinzerl, Tobias Schreck, Reinhold Preiner
Integrating Assembly Process Design and VR-based Evaluation using the Unreal Engine
In Proceedings of the 15th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications - Volume 1: GRAPP, 271-278, 2020 , Valletta, Malta

Ansprechperson

Volker Settgast

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Dr. techn. Volker Settgast

Virtual Reality

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GINGER - Graphical Energy-Efficiency-Visualization in Architecture

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.

Unser Beitrag

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.

Ihr Nutzen

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.

Partner und Förderung

Forscher von Fraunhofer Austria entwickeln die Software im Projekt »Ginger« zusammen mit der A-NULL Development GmbH und dem
Ingenieurbüro Gratzl e.U.
Das Projekt »Ginger« wird von der FFG im Rahmen der Programmlinie »IKT der Zukunft« von 2013 bis 2015 gefördert.

Ansprechperson

Torsten Ullrich

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Dr. techn. Torsten Ullrich

Forschungskoordination

Fraunhofer Austria Research GmbH
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MueGen Driving - Fahrverhalten in kritischen Situationen

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.

Unser Beitrag

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.

Ihr Nutzen

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.

Partner und Förderung

Das von der FFG im Rahmen von Femtech geförderte Projekt »MueGen Driving« wird vom Institut für Fahrzeugtechnik der TU Graz geleitet und zusammen mit Fraunhofer Austria Research GmbH, AVL List GmbH und SBW Technology LTD realisiert.

Ansprechperson

Christoph Schinko

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Dr. techn. Christoph Schinko

Geometrieverarbeitung und Virtual Reality

Fraunhofer Austria Research GmbH
Inffeldgasse 16c
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MOVING - Methodik zur Optimierung von Indoor Leit- und Navigationssystemen

»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.

Unser Beitrag

Das Ziel von MOVING ist die Entwicklung einer Methode zur Evaluierung von Leitsystemen und Navigationslösungen in öffentlichen Infrastrukturen, vor allem für die Bedürfnisse ortsunkundiger Personen. Die immersive, virtuelle Umgebung DAVE, die Fraunhofer Austria an der TU Graz betreibt, bietet die Möglichkeit, im Kontext einer komplexen Umgebung unterschiedliche Szenarien reproduzierbar zu testen. Die DAVE ist ein vierseitiger Projektionsraum, in den der Nutzer vollständig eintauchen kann. Forscher des Geschäftsbereichs Visual Computing von Fraunhofer Austria entwickeln außerdem die Visualisierungslösung, eine realitätsnahe Steuerung sowie die Integration eines Eye-Tracking Systems zur Auswertung des Verhaltens der Probanden.

Ihr Nutzen

In unserer DAVE können Sie

  • neue Gebäude und Produkte besichtigen bevor sie gebaut werden
  • Gefahrensituationen virtuell erfahren und etwa Evakuierungsmaßnahmen mit Probanden gefahrlos testen
  • virtuelle Welten betreten, die Ihnen real verwehrt bleiben, z.B. das Innenleben von Verbrennungskraftmaschinen im Betrieb
     

Partner und Förderung

Das Projekt »MOVING« wird vom Austrian Institute of Technology (AIT) geleitet. Beteiligt sind die Engineering Services Architektur & Hochbau der ÖBB-Infrastruktur AG, das Architekturbüro DI Ritter, das Center for Usability Research and Engineering CURE, die Nous Wissensmanagement GmbH, die is-design GmbH und der Geschäftsbereich Visual Computing von Fraunhofer Austria. Das Projekt MOVING wird vom BMVIT im Rahmen der FFG-Ausschreibung »ways2go« gefördert.

 

Literaturreferenz

Helmut Schrom-Feiertag, Volker Settgast, Stefan Seer
Evaluation of Indoor Guidance Systems using Eye Tracking in an Immersive Virtual Environment
September 2016, Spatial Cognition and Computation 17(1)
DOI: 10.1080/13875868.2016.1228654

 

Ansprechperson

Volker Settgast

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Dr. techn. Volker Settgast

Virtual Reality

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Virtual Reality für eine partizipative Planung und Evaluierung bedarfsgerechter und aktiver Mobilitätsumgebungen

Ein Straßendesign für Aspern Seestadt wurde in zwei Varianten in VR präsentiert.
Der Vorplatz vom Bahnhof in Kapfenberg konnte in verschiedenen Varianten begutachtet werden.

Fragestellung

"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.

Unser Beitrag

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.

Ihr Nutzen

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.

Partner und Förderung

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.

Literaturreferenz

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

 

Ansprechperson

Volker Settgast

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Virtual Reality

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