Software erstellt Augmented Reality

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Entwickler haben eine Software entwickelt, mit der eine Papieranleitung in eine Augmented-Reality-Anwendung übertragen werden kann. Vorwissen ist dazu nicht notwendig.

Mit Augmented Reality (AR) können beispielsweise Servicetechniker Maschinen und Anlagen warten, ohne dabei Handbücher zu wälzen. Dank AR lassen sich Text, Grafiken, Bilder und Videos mit der realen Welt überlagern. Nutzer sehen reale und virtuelle Objekte vor ihren Augen und können mit ihnen interagieren.

Auch wenn die Anwendungen für AR vielfältig sind, so mussten bisher Experten entsprechende Anwendungen programmieren. Das wollen Forscher der Ruhr-Universität in Bochum ändern. „Unser Ziel ist es, Augmented Reality einfach nutzbar zu machen“, sagt Dr. Mario Wolf vom Lehrstuhl für Digital Engineering der RUB. Dazu haben die Forscher eine Software entwickelt, mit der Anwender ihre eigenen AR-Applikationen erstellen können. Das Prinzip funktioniert wie ein Baukasten. Mithilfe einer Webanwendung lässt sich eine existierende Papieranleitung Schritt für Schritt in eine digitale Anleitung übersetzen. Dazu stellt die Software verschiedene Icons und Textfelder bereit und bietet die Möglichkeit, Bilder hochzuladen.

Kamerabild verschmilzt mit der realen Anlage

Sind die Instruktionen erstellt, kann der Nutzer mit einem Tablet im Kameramodus zu der jeweiligen Anlage gehen, für die die AR-Anleitung gedacht ist. Durch Antippen auf dem Kamerabild kann er die einzelnen Instruktionen der realen Anlage zuordnen und die Position der Hinweise einstellen.

Die Orientierung im Raum erledigt das Tablet im gesamten Prozess selbst. Der Anwender muss zu Beginn einmalig einen Nullpunkt definieren. Dafür druckt er einen Bildmarker auf einem DIN-A4-Blatt aus und klebt ihn in die Nähe der Anlage. Diesen Marker erkennt die Software automatisch als Startpunkt, sobald die Kamera darauf gerichtet wird. Anschließend kann sich der Anwender frei im Raum bewegen, um seine AR-Anleitung zu erstellen. Über die im Tablet verbauten Bewegungssensoren und Bilderkennungsalgorithmen weiß das Programm stets von allein, wo im Raum es sich befindet – selbst, wenn der Bildmarker für die Kamera nicht mehr sichtbar ist. Unter realen Bedingungen klappt die Positionierung von Informationen mit der Software derzeit auf wenige Zentimeter genau.

Tablet orientiert sich selbstständig

Das verwendete Tablet orientiert sich selbstständig im Raum. Zu Beginn muss der Anwender einmalig einen Nullpunkt als Referenz definieren. Dazu wird ein Bildmarker auf einem A4-Blatt ausgedruckt und in die Nähe der Anlage angebracht. Die Software erkennt den Marker automatisch als Nullpunkt, sobald die Kamera darauf gerichtet wird. Danach kann sich der Anwender frei im Raum bewegen, um die AR-Anwendung zu erstellen.

Die im Tablet verbauten Sensoren weiß das Programm, wo es sich im Raum befindet. Selbst dann, wenn der Bildmarker nicht mehr sichtbar ist. Zusätzlich werden die Bildverarbeitungsalgorithmen herangezogen, die markante Punkte in der Umgebung erkennen, um sich zu orientieren.

Ist allerdings nicht ausreichend Licht im Raum oder erzeugen spiegelnde Oberflächen zu starke Reflexionen, kann es zu Problemen mit der Erkennung kommen. Auch große einfarbige Flächen stören die Orientierung. Der Grund ist, dass die Algorithmen keine markanten Punkte zur Orientierung finden.

Software noch im Entwicklungsstadium

Aktuell läuft die Software der Bochumer Forscher auf dem iPad von Apple. Bilderkennungsalgorithmen und Orientierungsfunktionen seien bei diesem Produkt am besten, sagen sie. „Ein Nachteil ist, dass wir die App nicht so einfach verteilen können. Interessierte Anwender müssen im Moment bei uns vorbeikommen, damit wir das Programm per Kabel auf ihr Gerät aufspielen können“, erklärt Mario Wolf. Für eine einfachere Verteilung müsste die Anwendung vom Apple-App-Store akzeptiert werden – doch aktuell ist sie noch im Entwicklungsstadium.

Das Team vom Lehrstuhl Digital Engineering, zusammen mit dem Lehrstuhl Materials Discovery and Interfaces von Prof. Dr. Alfred Ludwig, plant im nächsten Schritt eine Studie zur Nutzerfreundlichkeit. Die Forscher wollen herausfinden, was den Anwendern noch fehlt, und die Software so weiter optimieren zu können. Studenten des Maschinenbaus und aus anderen Fakultäten werden bei dem Test mitmachen. Aktuell ist die App bereits an verschiedenen Lehrstühlen an der RUB im Einsatz, die damit Anleitungen zum Bedienen komplizierter Forschungsgeräte erstellen.

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