VR/AR im Maschinenbau

Für das gemeinschaftliche, ortsunabhängige Erleben von realen Bühnenveranstaltungen und Konzerten in einer VR-Multiuser-Umgebung.

Die virtuelle Inbetriebnahme von fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) inklusive der Steuerungssoftware und kollisionsfreien Hindernisvermeidung.

• Die Robo-Rally ist eine Forschungsstudie in Form einer kollaborativen "Schnitzeljagd"
• Ein "gemischt präsentes" Zweier-Team löst kooperativ Aufgaben
• Ziel: Untersuchung sozialer Wahrnehmung, Teaming, Präsenzerleben und Belastung während der Zusammenarbeit mit dem Telepräsenzsystem

Ein Telepräsenz-Cobot ist ein hybrider Roboter, der flexibel entweder autonom als kollaborativer Roboter oder ferngesteuert als Telepräsenzsystem genutzt wird. Bei Störfällen oder komplexen Aufgaben kann sich ein Techniker remote einwählen und die Personen vor Ort durch den Roboter aktiv bei der Arbeit unterstützen.

Etwa 20% nutzen XR, vorwiegend für Konstruktion/Planung sowie Schulung/Weiterbildung.

Die Prognosen (besonders ab 2020) liegen deutlich über dem tatsächlich erreichten Marktwert.

1. Zu hohe Kosten
2. Aufwendige Prozessintegration
3. Technologische Hindernisse (fehlende Standards/Kompatibilität)
4. Fehlende Datenverfügbarkeit.

• Hohe Hardwarekosten
• Störanfälligkeit in der Praxis
• mangelnde Wirtschaftlichkeit bei geringer Nutzung
• mangelnde Akzeptanz im Unternehmen 
• Bedarf an Experten

Das Versprechen eines perfekten Abbilds scheitert oft an extrem hohen Entwicklungszeiten und Kosten (z.B. Half-Life Alyx kostete Millionen).

• beschleunigt die Erstellung virtueller Welten
• steigert die Effizienz
• ermöglicht adaptive, personalisierte XR-Erlebnisse

Durch Text-to-Image-Generatoren (z.B. Skybox AI), die aus einem Prompt in wenigen Minuten 360°-Hintergrundbilder erstellen.

Sie bestehen meist aus einem einzigen, verschmolzenen Mesh, was die spätere Editierung und Animation stark erschwert.

KI erzeugt oft Inkonsistenzen in Stil, Maßstab oder Detailgrad, was zum Bruch der Presence (Immersion) führen kann.

Die Assets sind oft nicht für Echtzeit-Rendering optimiert (z.B. zu hohe Polygonzahlen, fehlende Kollisionsabfragen) und erfordern manuelles Cleaning.

• Wirtschaftlich: Hohe Kosten für Hardware/Entwicklung.
• Organisatorisch: Fehlende Kompetenzen, aufwändige Prozessintegration & Ablehnung (z. B. Motion Sickness).
• Technologisch: Fehlende Hard-/Softwarekompatibilität & Schnittstellen (z. B. CAD zu VR).

• Beschleunigtes 3D-Prototyping durch Generative KI
• KI-Avatare für Kommunikation in natürlicher Sprache
• intelligente Echtzeit-Datenanalyse (z. B. Lernfortschritt)
• AR-Brillen mit Echtzeit-Anweisungen/Diagnosen
• No-Code-XR Entwicklung per Sprache

Die sichere Verarbeitung hochsensibler Nutzerdaten (Blickverhalten, Bewegungsprofile) sowie fehlende rechtliche Standards (Urheberrecht, Haftung bei KI-Fehlentscheidungen, manipulative Inhalte).

• Die Entwicklung neuer, standardisierter Betriebssysteme und Plattform-Kooperationen wie z. B. Android XR, um Hardware-Ökosysteme kompatibler und massentauglicher zu machen.
• Probleme gibt es bei hohen Anschaffungskosten, hohem Gewicht und geringen Akkulaufzeiten aufgrund explodierender Hardwareanforderungen.

• Arbeitsprinzip: Positionierung im Raum, anschalten, starten, wegschauen

• 360° Drehung und Aufnahme -> gescannt wird das alles im Sichtbarkeitsbereich

• Terrestrisch
• Handgeführt
• Stationär

Eine virtuelle, computergenerierte 3D-Welt mit den Merkmalen Interaktion, Echtzeit, Stereoskopie und Maßstabstreue.

AR = Reale Umgebung + Virtuelle Information + (Echtzeit-)Interaktion + Tracking.

• Immersion = technologische Perspektive (Ausmaß der Einbindung aller Sinne durch Displays/Technik)
• Presence = psychologische Perspektive (subjektives Gefühl, in der virtuellen Welt anwesend zu sein).

• Benutzereigenschaften
• Eigenschaften des VR-Systems
• Szenarioeigenschaften.

• 1956: Sensorama -> Urvater der Immersion
• 1968: 'The Sword of Damocles' erstes HMD

Das gezielte Entfernen oder Ausblenden von realen Objekten aus der wahrgenommenen Realität.

Die allgemeine Veränderung der Wahrnehmung der Realität (Hinzufügen, Entfernen oder Ersetzen von Objekten).

1. Realistische Kombination von virtuellen Objekten und realer Welt (AR)

2. Übertragbarkeit gelernter Inhalte in die Realität

3. Realistischer Eindruck bei Design Reviews

4. Erhöhung der Glaubwürdigkeit/Immersion

Beide Augen sehen ein Objekt aus zwei leicht unterschiedlichen Blickwinkeln; das Gehirn fügt diese zwei 2D-Bilder zu einem 3D-Bildeindruck zusammen.

Abwechselnde Darstellung der 2D-Bilder für linkes/rechtes Auge bei synchronem Abdunkeln des jeweils anderen Auges über LCD-Shuttergläser.

1. Lineare Polarisation

2. Zirkulare Polarisation

3. Wellenlängenmultiplex / Interferenzfilter (z. B. Infitec)

Lentikularlinsen (Prismenraster) und Parallaxenbarrieren (Lochmasken).

3D-Geometrie, Material, Beleuchtung und Kamera.

Als Rendering bezeichnet man die computergestützte Berechnung und Umwandlung eines abstrakten digitalen 3D-Modells in ein sichtbares 2D-Bild oder Video.

1. Nutzung von Bestandsdaten (z. B. CAD)

2. Neumodellierung

3. Scanning

Ein Szenengraph in der VR ist eine hierarchische Baumstruktur, die alle virtuellen Objekte, Transformationen und Lichter einer 3D-Umgebung logisch sowie räumlich anordnet.

Anwendung (Application Phase), Geometrieberechnung, Rasterung

Das Abschneiden oder Entfernen aller Primitive, die sich nicht im sichtbaren Bereich (Einheitswürfel bzw. View Frustum) befinden.

1. Die Umwandlung von Vektorgrafiken in ein Rasterbild (Pixel)

2. Zuweisung der Pixelfarben

3. Berechnung der Sichtbarkeit