Was ist VR?

Die virtuelle Realität ist eine immersive, realistische, interaktive, dreidimensionale und computergenerierte Welt und wird in den meisten Fällen für die Entwicklung, Erprobung und Verbesserung von Produkten angewendet. Aber auch für die Darstellung von gesamten Produktionsprozessen und Produktionsanlagen unter Berücksichtigung ihrer Merkmale und Funktionen.

Einsatzgebiete

Die virtuelle Realität macht es möglich, Mitarbeitende auszubilden, Endkund:innen zu begeistern und den Entwicklungsaufwand für neue Projekte oder Produkte deutlich zu reduzieren. In dieser Story werden wir Ihnen erklären, aus welchen Komponenten ein VR-System besteht, welche Vorteile es mit sich bringt, welche Anwendungsbereiche es gibt und Ihnen zwei reale Anwendungsfälle in der Produktion- und Produktentwicklung vorstellen.

Komponenten eines VR-Systems – die Projektionsfläche

Jedes VR-System besteht unabhängig von seiner Komplexität aus vier wesentlichen Komponenten: einem Computer/Rechner, einer Projektionsfläche, einem Tracking- und einem Interaktionssystem.

Das Head-Mounted-Display (HMD) ist die Projektionsfläche des Systems. Es besteht aus eingebauten Kopfhörern und zwei hochauflösenden Bildschirmen, welche auf ein spezielles Gestell montiert werden.

Das HMD ermöglicht eine vollständige Immersion in die virtuelle Welt – Dank der 110 Grad visuellen Darstellung einer virtuellen Szene. Die Immersion der Anwender:innen kann, wenn gewünscht, mit Hilfe von Soundeffekten erhöht werden.

Komponenten eines VR-Systems – Tracking- und Interaktionssystem

Als Interaktionssystem sind zwei Controller, einer für jede Hand, im System enthalten. Jeder Controller wird als eine Hand des Anwenders oder der Anwenderin in der virtuellen Szene dargestellt werden.

Das Trackingsystem bilden zwei Tracking-Sensoren, um die Position des Kopfes (HMD) und der virtuellen Hände (Controller) des Anwenders oder der Anwenderin in der virtuellen Szene zu definieren.

Das HMD und Trackingsystem sind per Kabel und die Controller per Drahtlosadapter mit dem Computer verbunden.

Komponenten eines VR-System – Softwareübersicht

VR-Software macht die Erstellung einer definierten Simulationsumgebung möglich und dient als Schnittstelle zwischen vorbereiteten 3D-Modellen und VR-System bzw. dem HMD.

Die Komplexität und der Detaillierungsgrad einer virtuellen Szene sind abhängig vom Anwendungszweck und bestimmen den Zeit- und Kostenaufwand. Der Programmierungs- und Entwicklungsaufwand einer virtuellen Szene und die benötigte Rechnerleistung hängen von den gewünschten Interaktionen (bspw. Greifen und Platzieren von Objekten), der interaktiven Menüsteuerung (z. B. Popup-Meldungen) und dem Detaillierungsniveau (Lichtquelle, Textur, Perspektive, Bilder, Videos, Töne, usw.) ab.

Anwendungsbereiche

Die häufigsten Anwendungsbereiche von VR-Systemen in der Industrie sind Planung, Ergonomie, Simulation, digitale Produktion, Vertrieb und Marketing.

Bei der Gestaltung einer Maschine müssen drei Faktoren berücksichtigt werden: der Mensch, die Technik und die Organisation. Ein VR-System macht es möglich, diese Faktoren gleichzeitig zu integrieren und zu analysieren. VR-Systeme können darüber hinaus von der Planung bis zur Inbetriebnahme eines neuen Produktes oder Prozesses eingesetzt werden.

Anwendung in der Produktionsentwicklung – Beispiel 1

Die Simulation von Arbeitsabläufen innerhalb einer virtuellen Szene bieten die Grundlage für deren umfassende Analyse. Diese ermöglicht die Identifikation von Kollisionsgefahren und Unzugänglichkeiten bei der Planung (z. B. von Roboterzellen).

Anwendung in der Produktentwicklung – Beispiel 2

Die falsche Positionierung eines Ein/Aus-Schalters einer Maschine könnte durch VR-Simulation frühzeitig festgestellt werden, wodurch Umbaukosten eingespart werden können.

Infolgedessen können in kurzer Zeit notwendige Anpassungen an der Gestaltung der Maschine vorgenommen werden. Die Festlegung der optimalen Variante kann mit Hilfe eines VR-Systems dargestellt, simuliert, verglichen, bewertet und geändert werden. Die Reduktion des Planungsaufwands hat sowohl einen direkten Einfluss auf die Entwicklungskosten und -zeit als auch auf eine mögliche Einsparung von physischen Prototypen.

WohnXperium Beispiel

Im Verein WohnXperium in Chemnitz, können durch das VR-Labor (VR-Cube) verschiedene virtuelle Räume gestaltet werden, um verschiedene Grundrisse, Umbaumaßnahmen und Gestaltungsideen für die Entwicklung, Verbreitung und Umsetzung geeigneter Lösungen auf dem Gebiet des barrierearmen, barrierefreien und assistierten Wohnens zu bewerten. In diesen virtuellen Räumen können durch das VR-Labor verschiedene Farb- und Lichtgestaltungen und Einrichtungen des Wohnraumes in Echtzeit getestet und gleichzeitig verschiedene visuelle Beeinträchtigungen simuliert werden.

Zusammenfassung

Die Anwendungsmöglichkeiten von VR-Systemen sind vielfältig. Virtual Reality Systeme können die Prozessplanung und -gestaltung beschleunigen und so den Entwicklungsaufwand von neuen Produkten oder Prozessen stark reduzieren. Branchenunabhängig können Sie und Ihre Kunden von dieser Technologie direkt profitieren und deren Potenzial nutzen.

Das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Chemnitz hilft Ihnen gern dabei, die passende Lösung zu finden.