Positioniergenauigkeit von AR Augmented Reality basierten Anwendungen

Projekttitel: Quantifizierung der räumlichen Positioniergenauigkeit von AR Augmented Reality basierten Anwendungen

Ideengeber*in:

Potenzielle Projektpartner*innen

• Christopher Morschel, (ARA – Augmented Reality Acoustics) 

• Jessica Sehrt (Frankfurt University of applied Sciences) 

  
  

• TÜV Süd, Bosch (Innovationsförderung)

Ausgangslage 

In der Startup- Szene ist seit einiger Zeit festzustellen, dass sich vermehrt Geschäftsmodelle mit Augmented Reality befassen. Dies ist kein Wunder, denn schließlich gilt Augmented Reality als eine der wichtigsten Zukunftstechnologien. Auch Prognosen, wie sie auch die Statista GmbH durchgeführt hat, sehen ein gigantisches Marktpotenzial solcher Geschäftsfelder. Hierbei wird prognostiziert das im Jahr 2021 rund 40 Mrd. US-Dollar weltweit an Umsatz mit AR basierten Geschäftsmodellen erwirtschaftet wird. Doch neben den potenziellen Aussichten, gibt es auch schon derzeit einige AR-Anwendungen.

Zu den bekanntesten Anwendungen gehören Apps, bei denen man mittels Smartphone Kamera messen kann. Bekannte Apps sind hierbei: AR-Plan [Grymala], Maßband [Google LLC] oder Magicplan [Sensopia]. Mittlerweile ist solche eine App schon auf den meisten neunen Smartphons vorinstalliert. Wer diese Anwendung schon mal verwendet hat, sagt: „Von der Idee sehr gut. Die Bedingung ist einfach. Auch die Messdaten sind gut“. Bei einer näheren Analyse wie „Gut“ denn die Messdaten sind, wird schnell ersichtlich, dass diese nicht quantifiziert angegeben werden. Schaut man auch in die Beschreibung solcher Apps liest man oft nur, die ermittelten Daten dienen nur als Richtwert [Quelle Maßband [Google LLC]].

Des Weiteren gibt es auch spezielle AR Datenbrillen, wie bspw. die Microsoft HoloLens oder die Magic Leap One, die dafür entwickelt sind 3-dimensionale Objekte akkurat dazustellen. Dieses Jahr, genauer im Februar, hat Microsoft bereits die HoloLens 2 vorgestellt, welche besonders für Business Anwendungen ausgelegt ist. Die praktische Anwendung all solcher Systeme/Lösungen zeigt, dass sie verlässlich arbeiten. Doch wie akkurat die Platzierung virtueller Objekte im Raum ist, lässt sich derzeit nicht angeben.

Nicht zu Letzt ist dies auch in unserem Start Up, ARA- Augmented Reality Acoustics, der Fall. Unsere Geschäftsidee basiert darauf, mit einer AR-Brille Normgerechte Akustikmessungen, genauer Schallleistungsmessungen nach DIN EN ISO 9614 1-3, zu vereinfachen. In der AR Brille machen wir dem/der Messtechniker/in die Normgerechten Positionen sichtbar, und zwar ohne, dass diese Aufwendig ausgemessen werden müssen. Somit erleichtern wir enorm die praktische Durchführung. Denkbar ist auch das mit unserer AR-Lösung jedermann in der Lage ist, normgerecht Schallmessungen durchzuführen. Bei Produktvorstellungen erreichen uns auch immer wieder dieselben Fragen: Wie genau sind den die virtuell dargestellten Positionen in der AR-brille? Bzw. auf wieviel Zentimeter genau kann man den die Messpositionen darstellen?

Wie viele Gründer haben auch wir unser Eignens Messverfahren „entwickelt“ um einen „Gefühl“ zu haben was technisch durch AR Brille geleistet werden kann. Doch hierbei handelt es sich um ein eigenes Verfahren. Daher ist es unbedingt notwendig, ein standardisiertes Messverfahren zu erarbeiten und definieren, welches in der Lage, ist die die räumliche Positioniergenauigkeit AR basierter Lösungen zu quantifizieren und anschließend noch zu kategorisieren. Wunsch unserseits wäre, dass wir zukünftig sagen könnten, nach dem Standard „AR DIN One“ erfüllen wir eine Genauigkeit von „< 1cm/m oder < 1%“ und sind somit „Klasse 1 der Positionsgüte“ von AR Lösung.

Solche Standards sind in der Messbranche keine Seltenheit. So muss bspw. zur Messung der Schallleistung nach 9614 3, dass die Messsonde, die Klasse 1 Anforderungen gemäß der IEC 61043:1993 erfüllen.

Insbesondere in der Zukunft werden „Professionals AR Lösung“, bei denen hohe Anforderung an die positionier Güte gestellt werden, stark zunehmen. Weitere Informationen sowie Fotos sind im beigefügten Dokument „AR-Anhang_DIN Connect.pdf“ enthalten. 

Nutzen

Worin liegt das Optimierungspotential?

Wie in der Ausgangslage schon erwähnt, werden zukünftig immer mehr AR-Basierte Lösungen am Markt etabliert werden. Insbesondere Anwendungen, bei denen mittels AR Messungen getätigt werden oder Messorte dargestellt werden, muss die Genauigkeit solcher Positionen quantifiziert werden. Durch die Erarbeitung einer hierfür geeigneten Messprozedur, kann frühzeitig ein Standard generiert werden, welcher vertrauen in die Systeme bringt. Heute schon die passende Infrastruktur für morgen legen, ist die Motivation.

Auch ist es für Startups oder auch etabliert Unternehmen wichtig, nicht zu Letzt auch als Marketingmittel, wenn diese exakt beschreiben könnten: Wir erfüllen diese Genauigkeit /Toleranz mit unserer Anwendung.   

Wer profitiert von der Innovation und dem Standard?

In erster Linie profitieren Unternehmen, vom Startup bis hin zum Weltkonzern, die professionelle AR Anwendungen am Markt etablieren wollen, davon. Denn durch die Angabe der AR Positionsgenauigkeit, schafft man vertrauen und kann Kunden leichter davon überzeugen. Doch neben diesen Sparten, würden zukünftig auch unabhängige Prüfinstitute, wie bspw. der Tüv davon profitieren. Diese können zukünftige AR Anwendungen gemäß dem neuen Standard zertifizieren/bescheinigen.

Nicht zu Letzt profitiert aber auch der Nutzer davon, da dieser exakt weiß welche Genauigkeit er von der vorliegenden AR Anwendung erwarten kann. Er ist nicht „willkürlichen“ Angaben bei undurchschaubaren Messungen des Herstellers ausgeliefert. 

Wie werden die Ergebnisse nach Projektabschluss verwertet?

Idealer weiße werden die Ergebnisse in eine DIN Spec überführt, die exakt beschreib wie der Messablauf ist. Doch auch schon während der Erarbeitung sollen möglichst viele Informationen veröffentlich werden, um Aufmerksamkeit zu erlangen. Hier stehen 2 Bereiche im Fokus zum einen der AR Bereich und zum anderen der Messtechnik Bereich. Die Messtechnik daher, da mit aller Voraussicht, externes und quantifiziertes Messequipment benötigt wird, um solch ein AR-Verfahren zu vermessen. Der Gedanke besteht darin einen allgemeinen Standard zu schaffen, mit dem möglichst viele arbeiten, weshalb diese Erarbeitung auch Frühzeit veröffentlicht werden muss. 

Skizzieren Sie bitte die europäische/internationale Bedeutung

AR basierte Lösungen kommen gegenwärtig immer mehr. Dies ist kein Nationales Thema, sondern eine internationales. Tendenziell kommen mehr AR Anwendungen auch dem asiatischen und amerikanischen Raum als dem europäischen Raum. Doch es gibt derzeit keinen Standard, mit dem man die Positionsgenauigkeit quantifizieren kann.

Bestehen Einreichungsmöglichkeiten bei Europäischen und internationalen Normungsorganisationen (CEN/CENELEC/ISO/IEC)?

Da es, gemäß den derzeitigen Recherchen keinen Standard gibt, ja. Dies sollte auch nach einer erfolgreichen Implementierung und genügend Praxiserfahrung unbedingt angestrebt werden.  

Skizzieren Sie bitte die Markt- und gesellschaftliche Relevanz

Allein in Deutschland werden pro Jahr ca. 22 Mio. Smartphons verkauft, wovon mittlerweile ca. 70% AR fähig sind (entspricht >15 Mio. „AR Smartphones). Des Weiteren investieren viele Unternehmen auch in AR Brillen, wofür leider keine verlässigen Zahlen vorliegen. Was noch bekannt ist, dass alleine das UA Militär über 100.000 HoloLens von Microsoft bestellt hat. Dies bestätige die zunehmende Wichtigkeit von AR Brillen und Lösungen. 

Kompetenzen und Ressourcen

Für die Erarbeitung des Projekts sind 2 Kompetenzen Notwendig: zum einem AR Expertise und Messtechnik Erfahrung.

Das Gründerteam des Startups, ARA- Augmented Reality Acoustics, Arbeit schon seit über einem Jahr an der Implementierung normgerechter Messaufbauten in einer AR-Brille. Hierbei hat Alexander Pfaff (Maschinenbauingenieur) gemeinsam mit Christopher Morschel (Produktentwicklungsingenieur) mehrmals mit externer längen Messtechnickt virtuelle Punkte im Raum vermessen. Beide Gründer haben somit Erfahrung in den notwendigen Kompetenzen.

Seitens der Frankfurt University of applied Sciences (kurz Fra UAS) steht Frau Jessica Sehr zur Verfügung. Sie verfügt über jede Menge AR Entwicklungs-Expertise. Des Weiteren ist Sie sehr gut an der Fra UA Vernetzt und hat Kontakte zu anderen Laboren. Für die Erarbeitung dieses Standrads sind Kontakte zum Labor für Messtechnik vorhanden.

Parallel dazu laufen derzeit auch noch Gespräche mit dem Tüv Süd und der Firma Bosch, welche auch großes Interesse zeigten.

Standardisierungsscope

Der geplante Standard definiert ein Messverfahren, um die Positionsgenauigkeit von AR basierten Lösungen zu erfassen, sodass diese klassifiziert werden können, mit dem Ziel den Nutzern verlässlich die technischen Möglichgeiten/Grenzen zu zeigen.