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Computerbasierte Informationen ergänzen die menschliche Wahrnehmung : Ausgabe 04/2017, 02.03.2017

Industrial Doping

Im privaten Umfeld hält Augmented Reality bereits Einzug. Und es ist zu erwarten, dass sie sich auch im professionellen Bereich etablieren wird. Denn auch hier gibt es viele sinnvolle und teils heute noch unvorstellbare Einsatzgebiete.

Autor: Bernd Hantsche, Marketing Director Embedded & Wireless bei Rutronik

Bilder: Rutronik

Bei der Virtual Reality befinden sich Nutzer in einer komplett rechnergestützten Wirklichkeit. Im Gegensatz dazu wird bei der Augmented Reality (AR) die menschliche Wahrnehmung lediglich durch computerbasierte Informationen oder Darstellungen ergänzt. Dies lässt sich etwa nutzen, um Smart Factories und die globalen Informationsnetzwerke der Industrie beherrschbar zu machen. Denn der erreichbare Automatisierungsgrad ist enorm und die Systeme sind in ihrer Gesamtheit kaum zu erfassen. Tritt in einem solch komplexen System ein Fehler auf, ist dieser kaum zu orten, respektive zu beheben – und jede Minute kann Unsummen kosten.

Die Zukunft – AR-Services statt Servicetechniker

Hier kann Augmented Reality wertvolle Hilfestellung bieten: Eine Datenbrille kann einem Arbeiter den Weg weisen zu der richtigen Schraube, die er drehen muss, oder die Arbeitsschritte einblenden, mit denen er ein defektes Ventil austauschen kann. Dies verändert auch das Geschäftsmodell von Anlagenherstellern: Sie werden in einigen Jahren weniger mit Servicetechnikern verdienen als mit der Bereitstellung von AR-Services. Um eine AR-Datenbrille noch leistungsfähiger zu machen, bietet Rutronik bereits Module mit Unterstützung des Standards IEEE802.11ad – diesen nutzt noch nicht mal die Google Glass. Die ad-Technik erlaubt es, hochaufgelöste und unkomprimierte Ultra-HD-Videos mit 3840 × 2160 Pixeln mit angenehm hohen Bildraten zu übertragen. Damit ersetzt sie beispielsweise ein HDMI-Kabel. Um sich mit der neuen ad-Technik vertraut zu machen, empfiehlt sich das Tri-Band-Wireless-AC 18260 von Intel. Mit dem Antennenmodul Wireless Gigabit Antenna-M 10041R und dem Funkdock Wireless Gigabit Sink-M 13100 von Intel ergibt sich ein perfekt abgestimmtes IEEE802.11ad-System. Auf dieser Basis lassen sich individuelle Anwendungen entwickeln, für Grossserien kann man auf kleinere Bauformen wechseln. Die Karte unterstützt neben dem 60-GHz-Band auch die üblichen WLAN-Frequenzen 2,4 und 5 GHz mit 867 MBit/s dank 2 × 2-Streams. Auch Bluetooth 4.2, Intel vPro Technology und der Intel-Wire-less-Display-Standard werden unterstützt. Dazu erhalten Rutronik-Kunden ein auf die Anwendung abgestimmtes Board, z. B. ein Fujitsu-Industriemainboard oder ein Advantech Embedded Board. Beide Hersteller sind Intel-zertifizierte Partner, d.h. Rutronik arbeitet eng mit ihnen zusammen und kann auch spezifische Wünsche umsetzen.

Augmented Reality im Smart Home

Auf ähnliche Art und Weise kann Augmented Reality z. B. auch die Arbeit der Feuerwehr unterstützen. Ein Element sind Feuermelder, die immer häufiger über integrierte Funkschnittstellen verfügen. Dadurch lassen sich im Alarmfall in einem Smart Home automatisch die Rollläden hochfahren, die Fenster schliessen und die Eingangstüre entriegeln. Smarte Kameras in der Wohnung teilen der Feuerwehr mit, wie viele Menschen sich in der Gefahrenzone befinden. Dank Fitnessarmbändern und -uhren wissen die Feuerwehrleute sogar, ob sich diese im Schockzustand oder im Tiefschlaf befinden. Alle relevanten Informationen bekommen die Einsatzkräfte aus der Cloud zielgenau vor ihr Auge projiziert – mit durchsichtigen Displays, Holografie oder regulären Displays, die reale Kamerabilder mit Informationen aus der Cloud darstellen.

In solch einem Fall ist es auch entscheidend, schnell eine präzise Positionsbestimmung zu erhalten. Aktuelle Satellitenempfänger nutzen hierfür die Signale von bis zu fünf GNSS-Systemen. Eine zusätzliche Positionsbestimmung über Zellortung der Mobilfunkstationen kann im Falle eines GNSS-Versagens lebensrettend sein. Dank sinkender Kosten für Funkhardware und immer mehr WLAN-Netzen in bewohnten Gebieten, sollte man bei Neuentwicklungen nicht darauf verzichten.

Augmented Reality und die Liebe

Bei der Suche nach einem geeigneten Lebensabschnittsgefährten geht der Blick immer häufiger auf das Smartphone: Irgendwo bei Tinder, Lovoo oder Friendscout24 muss er doch sein. Eine AR-Brille kann noch mehr: Sie erkennt Gesichter und gleicht sie mit diversen Datenbanken ab. Entdeckt man im Supermarkt ein Objekt der Begierde, lassen sich Zusatzinfos einblenden, wie z. B. gemeinsame Freunde oder übereinstimmende Likes bei Musikbands. Mit einem unauffälligen Dreh am vernetzten Fingerring erhält die Schönheit einen virtuellen Anstupser, den er oder sie bei Interesse erwidern kann. Dieses Szenario befindet sich bereits in der Entwicklung.

Auch spezielle Beacons für Singles sind schon zu haben. Diese elektronischen «Leuchttürme» senden einen Identifikationscode aus. Mittels RSSI (Received Signal Strength Indication) lässt sich der Abstand recht genau anzeigen. Den Identifikationscode wandelt der Partnervermittler gegen eine Servicegebühr in Kontakt- und Facebook-Informationen um.

Beacons basieren auf Bluetooth-Smart-Technologie

Beacons basieren auf der batterieschonenden Bluetooth-Smart-Technologie, sie nutzen aktuell den Chip nRF51822 von Nordic Semiconductor. Dieser Chip vereint den 2,4-GHz-Transceiver, einen ARM-Cortex-M0-Mikrocontroller, AD-Wandler, Flashspeicher und weitere nützliche Peripherie in einem nur 3,8 × 3,8 mm kleinen Gehäuse. Mit einer Arbeitstemperatur bis zu 105°C lässt er sich auch in rauer Industrieumgebungen oder am Küchenherd nutzen. Das Beste an dieser Hardware ist aber die verfügbare Software: Nordic gilt als Erfinder dieser Bluetoothvariation, ist Boardmember der «Bluetooth Special Interest Group» und legt oberste Priorität auf die Protokoll-, Profil- und Anwendungsentwicklungen.

Displays mit Gefühl

Seit Hollywoods Kinohit «Minority Report», in dem Tom Cruise vor durchsichtigen Displays mit den Händen Grafiken und Zahlenkolonnen hin- und herschiebt, denken auch bei AR viele an solche Monitore. Tatsächlich wird eine professionelle Industrietauglichkeit dieser Displays erst ab 2017/2018 erwartet. Ein völlig neues Touch-Erlebnis lässt sich jedoch bereits heute realisieren: Taktile Displays von TNE (Tianma NLT Europe) werden hochfrequent angeregt, so dass man etwa Leder, Steine, Metall oder Holz erfühlen kann. Knöpfe sind plötzlich auf der Glasscheibe spürbar. Damit werden z. B. Bediendisplays im Auto nutzbar, ohne dass der Fahrer die Augen von der Strasse nehmen muss.

Ganz neue Perspektiven erlauben 3D-Displays von NLT in Verbindung mit einer Kinect-Kamera: Erfasst die Kamera die Position von Kopf und Augen, zeigt das Display entsprechende Gegenstände automatisch im richtigen Winkel an. Erste Demonstrationen zeigen, wie sich damit Fernwartungen bald rein virtuell durchführen lassen. 

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Rutronik hat für jede Produktgruppe Spezialisten im Haus, die eng mit den Herstellern zusammenarbeiten und auch zwischen mehreren Partner koordinieren. Besonders bei neuen Technologien und dem Zusammenspiel verschiedener Komponenten zahlt sich dieser Systemansatz schnell aus: Individuelle Treiberprogrammierung, Auslagerung von Kommunikationsprofilen, die Aufbereitung von Sensordaten und eine sichere Verschlüsselung an den richtigen Stellen benötigt mehr als nur einen Fachmann. Das Team von Rutronik hilft bei der Cloud-Integration, beim Platinendesign, den aufeinander abgestimmten Softwarelayern wie auch bei der Zusammenstellung von Display, Touch, CPU, Board, Speichermedien und Funkzertifizierungen.