Virtuelle Prototypen

Mit „Augmented Reality“ können Automobilhersteller virtuelle CAD-Prototypen in reelle Baugruppen oder Fahrzeuge integrieren, um noch vor dem Fertigungsstart Einbauprobleme zu entdecken und zu lösen. Das Unifeye Prototyping System von Metaio mit AVT Digitalkamera macht es möglich.

Als Vorreiter auf dem Gebiet der Aug-mented Reality Technologie entwickelt metaio Softwareprodukte für visuell interaktive Lösungen in realen und virtuellen Welten. Basierend auf un-serer Softwareplattform Unifeye kön-nen 3D-Animationen in einen Live-Video stream bzw. Bilder der realen User-Umgebung nahtlos integriert werden.

Die Herausforderung: Reelle und virtuelle Prototypen kombinieren
   
CAD und virtuelle Prototypen gehören schon längst zum Alltag der Ingenieure von VW, Daimler, Toyota & Co. Dank Ihnen entfällt der zeit- und kos-tenaufwändige Bau von vielen Proto-typen. Nicht selten aber muss die In-tegration von neuen Bauteilen wie etwa einem neuen Motor in bestehende Fahrzeugmodelle oder Baugruppen geprüft werden. Passt das Aggregat in den Motorraum? Lässt sich das neue Teil problemlos verbauen? Ist für Brems- oder Kabelleitungen genug platz?

Die Lösung: Unifeye Prototyping

 
Augmented Reality liefert eine Ant-wort: Dank dieser Technologie können Ingenieure virtuelle Prototypen mit reellen Bauteile kombinieren. Metaio ist Vorreiter im Gebiet der Augmented Reality und entwickelt Software-produkte für visuell interaktive An-wendungen in realen und virtuellen Welten. In Zusammenarbeit mit dem Messarmspezialist Faro entwickelte mit Metaio Unifeye Prototyping, ein Sys-tem, das zum Beispiel in der Automo-bilindustrie Entwicklungszeiten und Prototypkosten reduziert.

Mit dem Unifeye Protyping System können Ingenieure virtuelle CAD-Prototypen mit reellen Elementen vermessen. So können Sie in einer frühen Phase prüfen, ob die zu-künftigen Komponenten sich in das existierende Fahrzeug einbauen lassen und Probleme rechtzeitig erkennen.
 
Das System besteht aus einem Faro Messarm, an dem eine Digitalkamera von Allied Vision Technologies be-festigt ist. Anhand der dreidimension-alen Position des Messarms lässt sich der physische Prototyp im Raum mithilfe einer Messsoftware genau orten und vermessen. Die Kamera liefert einen Live-Video-Stream des Objekts. Die Augmented Reality Soft-ware von Metaio bearbeitet die Video-daten, indem das virtuelle 3D-Element passgenau in das reelle Bild integriert wird. Die genaue Positionierung der Kamera durch den Messarm macht es möglich, die 3D-Bilder in Echtzeit dem wechselnden Blickwinkel anzupassen und sie präzise mit dem Live-Stream zu überlagern. Auf dem Bildschirm ent-steht ein kombiniertes Bild, auf dem das virtuelle Prototyp mit dem reellen verbaut ist. So können die Ingenieure genau sehen, wie beide Elemente miteinander interagieren. Mit dem Arm können Sie die Kamera bewegen, um Details zu erfassen oder das Objekt aus unterschiedlichen Blickwinkeln zu betrachten.

Dank dieser Augmented Reality Lösung können die Konstrukteure sofort er-kennen, wenn zu einer virtuellen Schraube ein Bolzen im reellen Teil fehlt oder wenn die Geometrie beider Teile nicht optimal aufeinander ab-gestimmt ist. Somit können Sie Fehler ausschließen, die sonst erst mit dem ersten physikalischen Prototyp des neuen Komponenten entdeckt worden wären.

Die Anforderungen: Bildqualität und kompakte Bauweise


Bei der Digitalkamera handelt es sich um eine Guppy F-080C von Allied Vision Technologies. Die Farbkamera besticht durch ihre sehr kompakte Bauweise und ihre Industrietauglich-keit. Sie ist mit dem Systemcomputer über eine digitale FireWire Schnitt-stelle (IEEE1394a) verbunden. Damit werden die Bilddaten zuverlässig und schnell übermittelt, was für die Echt-zeitverarbeitung kritisch ist. Die Guppy F-080 liefert eine XGA Auflösung (0,8 Megapixel) bei einer Bildrate von 30 fps (frames per second). „Bei Unifeye Prototyping geht es ums Detail. Die AVT Guppy überzeugte uns durch ihre hohe Bildqualität und ihre kompakten Abmessungen, die die Beweglichkeit des Arms nicht einschränkt“, erklärt Dr. Ronald Müller von Metaio.

Einsatz bei Ford: „Schnittstelle zwischen Theorie und Praxis“


Unifeye Prototyping wird bereits bei Automobilherstellern wie Volkswagen, Audi, Daimler und Ford erfolgreich eingesetzt. „Augmented Reality liefert eine perfekte Schnittstelle zwischen Theorie und Praxis“, erläutert Ute Gehle von der Ford Werke GmbH. „Mit diesem Tool kann man CAD-Entwicklungsarbeit mit der Realität der echten Fahrzeuge und Prototypen mit ihren Toleranzen abgleichen. Durch die Früherkennung von Einbauproblemen spart man viel Zeit und Geld und identifiziert Montageschwierigkeiten bevor sie sich negativ auf die die Qualität auswirken können“.