Augmented Reality in der Produktentstehung

AbstractAugmented Reality Systems (AR) increasingly gain importance in research and development by condensing and providing relevant information. The constantly increasing number of AR components enables compiling of a large number of AR system configurations for use, with personal experience and existing technology being an important factor. Based on the theory that AR systems can be systemised in a unit of task - function - technique an approach was developed to create task optimising AR systems. Considering the currently available technol-ogy and using a matrix of variables the theoretically possible potential of augmented reality in research and development was assessed for possible system configurations.This approach was tested on 2 different solutions in the construction of tools and mould mak-ing. The department of construction of tools and mould making was deliberately chosen as AR application had previously not been investigated in this sector and therefore new knowledge for the assignment of this technology in research and development could be gained. Based on an analysis of production faults in construction of tools and mould making two concrete applications were formulated and the relevant function was tested in two-demonstration implementation. The value of these implementations is calculated based upon the potential saving of the fault prognosis and the subsequent avoidance of faults.At the same time a system of great potential for direct use on machine tools was tested with the laser projection system and a process for calibration was introduced.It has been shown that AR solutions are meaningful when complex processes and procedures have to be examined, where a large number of components are utilised, diversity of positions and/ or diversity of variants exists and a potential saving against the expense of the acquisition and the operation of the AR solutions can be achieved. The potential saving in research and development consists mainly in the reduction of the degree of abstraction in the collation of information. The contextual representation of the information combined with the filtration of information reduces the amount of information to only that considered essential to the task and the end user can understand and appraise the information better.The above work is a contribution to the concrete approach of the formulation of task-specific AR solutions.KurzreferatDurch die Möglichkeit Informationen komprimiert und aufgabenbezogen bereitzustellen, ge-winnen Augmented Reality Systeme (AR) zunehmend an Bedeutung für die Produktentste-hung (PE). Mit der ständig zunehmenden Zahl von AR-Komponenten ist es möglich eine gro-ße Anzahl von unterschiedlichen AR-Systemkonfigurationen für eine Anwendung zusam-menzustellen, wobei persönliche Erfahrungen und vorhandene Technik einen maßgeblichen Einfluss haben. Ausgehend von der These, dass sich AR-Systeme in einer Einheit von Aufga-be-Funktion-Technik systematisieren lassen, wurde eine Herangehensweise erarbeitet, mit der aufgabenoptimierte AR-Systeme formulierbar sind. Unter Berücksichtigung der aktuell ver-fügbaren Technik wurde mit Hilfe einer Variantenmatrix das theoretisch mögliche Potenzial von Augmented Reality in der Produktentstehung an möglichen Systemkonfigurationen abge-schätzt.Diese Herangehensweise wurde für zwei unterschiedliche Lösungen im Werkzeug- und For-menbau getestet. Die Branche Werkzeug- und Formenbau wurde bewusst gewählt, da hier AR-Anwendungen bisher nicht untersucht wurden und deshalb neue Erkenntnisse für den Einsatz der Technik in der Produktentstehung gewonnen werden können. Aufbauend auf einer Analyse der Fertigungsfehler im Werkzeug- und Formenbau wurden zwei konkrete AR-Anwendungen formuliert und entsprechende Funktionen in zwei Demo-Anwendungen er-probt. Der Nutzen für diese Anwendungen berechnet sich über das Einsparpotenzial durch Fehlerprognose und letztendlich der Fehlervermeidung.Gleichzeitig wurde mit dem Laser-Projektionssystem ein System mit großem Potenzial für den direkten Einsatz an der Werkzeugmaschine untersucht und ein Verfahren zur Kalibrierung vorgestellt.Es hat sich gezeigt, dass AR-Lösungen dort sinnvoll sind:- wo komplexe Vorgänge und Zusammenhänge dargestellt werden müssen- eine große Bauteilanzahl, Positionsvielfalt und/oder Variantenvielfalt vorliegt und- die mögliche Einsparung über den Aufwendungen für die Anschaffung und den Be-trieb der AR-Lösung liegt.Das direkte Einsparpotenzial in der PE besteht vor allem in der Reduzierung des Abstrakti-onsgrads zur Erfassung der Informationen. Die kontextabhängige Darstellung der Informatio-nen in Kombination mit der gezielten Filterung der Informationen reduziert die Informati-onsmenge auf das wesentliche der Aufgabe und die Informationen sind für den Anwender besser zu erfassen und zu bewerten.Die vorliegende Arbeit ist ein Beitrag zur konkreten Herangehensweise der Formulierung einer aufgabenspezifischen AR-Lösung.Auch im Buchhandel erhältlich: Augmented Reality in der Produktentstehung / von Thomas Schilling. - Ilmenau: ISLE Ilmenau, 2008. -XII, 133 S. - ISBN 978-3-938843-42-

Konzeption und Entwicklung eines trinokularen Endoskops zur robusten Oberflächenerfassung in der minimalinvasiven Chirurgie

Die minimalinvasive Chirurgie ist eine besonders anspruchsvolle Aufgabe für den Chirurgen, da die Operation ausschließlich über Endoskope und stangenartige, filigrane Instrumente erfolgt. Computerassistierte Stereo-Endoskopiesysteme erleichtern die Tiefenwahrnehmung und unterstützen bei verschiedensten Anwendungen wie z.B. der Resektion eines Nierentumors durch Augmented Reality. Eine wesentliche Aufgabe ist die robuste dreidimensionale Erfassung der beobachteten Oberfläche der Organe. Aufgrund starker Reflexionen durch die endoskopische Lichtquelle, homogener Texturen und weicher, sich bewegender Geometrien ist eine zuverlässige Oberflächenerfassung sehr herausfordernd und stellt noch ein ungelöstes Problem dar. In dieser Arbeit wird deshalb ein neuartiges miniaturisiertes Dreikamerasystem als Demonstrator für ein trinokulares Endoskop sowie ein Algorithmus zur Dreibildauswertung mit semi-globaler Optimierung entwickelt. Durch synthetische und reale Messdaten werden theoretische Überlegungen anhand von drei Hypothesen geprüft. Im Vergleich zu einer stereoskopischen Auswertung wird untersucht, ob eine Dreibildauswertung robustere Ergebnisse liefert, kleinere Referenz- und Suchfenster ermöglicht und eine rechenzeitaufwendige semi-globale Optimierung ersetzt. Es stellt sich heraus, dass die ersten beiden Annahmen grundsätzlich zutreffen, eine semi-globale Optimierung aber nur bedingt ersetzt werden kann. Weiterhin werden die Fehlereinflüsse durch Reflexionen näher spezifiziert und durch gekreuzte Polarisationsfilter sehr effektiv unterdrückt. Das vorgestellte Dreikamera-Endoskop und angepasste Auswerteverfahren tragen wesentlich zur Verbesserung der computerassistierten Endoskopie bei und bringen die Forschungen in diesem Gebiet einen Schritt voran.Minimally invasive surgery is a quite challenging task to the surgeon due to operation through an endoscope and sensitive telescopic instruments exclusively. Computer assisted stereo endoscopic systems eases depth perception and supports several tasks such as dissection of a renal tumour by augmented reality. An essential procedure is robust surface reconstruction of the observed organs. Due to strong reflections from the endoscopic light source, homogeneous textures and weak deforming geometries robust surface reconstruction becomes quite challenging and is not solved successfully yet. Therefore, in this work a novel miniaturised three camera endoscope is introduced and an algorithm for three image analysis and semi-global optimisation is implemented. Synthetic and real experimental measurements are conducted to evaluate theoretical assumptions and review three hypotheses. In contrast to stereo analysis, it is examined whether three image analysis leads to more robust results, allows for smaller matching window sizes and replaces a time-consuming semiglobal matching algorithm. The investigations show that the first two assumptions can generally be confirmed, but the semi-global matching is necessary in some cases. Additionally, errors by reflections are examined in more detail and are suppressed efficiently by crossed polarising filters. The novel three camera endoscope and customized image analysis algorithm gives a great benefit to computer assisted endoscopy and brings research a step closer to more reliable assistant systems

Zum Verständnis des eisigen Südens - 20 Jahre Forschung in Geodäsie, Geodynamik und Glaziologie 1992-2012: Festschrift zum 65. Geburtstag von Prof. Reinhard Dietrich

Am 24. September 2014 hat Professor Reinhard Dietrich sein 65. Lebensjahr vollendet. Zurückblicken kann er auf eine überaus reiche Lehr- und Forschungstätigkeit. Fast genau 20 Jahre war er Professor für Theoretische und Physikalische Geodäsie an der TU Dresden, bevor er zum 1. Oktober 2012 in den Ruhestand eintrat. Sein Geburtstag ist uns, die während dieser Zeit mit ihm zusammen forschen und lehren durften, Anlass, eine Festschrift zu verfassen und dem Jubilar sowie allen Kollegen und Freunden an die Hand zu geben. Eine Würdigung seiner Lehr- und Forschungstätigkeit können Sie auf den folgenden Seiten nachlesen.:Vorwort 7 „Grenzen setzt uns nur die eigene Phantasie“ Reinhard Dietrich – Versuch einer Würdigung 9 GNSS – ein Werkzeug für globale und regionale geophysikalische Forschung 17 Zum Stand des Höhenbezugsrahmens in Deutschland 37 Geodätische Erdsystemforschung mittels Satellitenfernerkundung 53 Wasser und Eis – Satellitendaten zur Bilanzierung von Massentransporten 69 Geodätische Bestimmung glaziologischer Parameter in Grönland 83 Geodätische Arbeiten im Gebiet des subglazialen Lake Vostok 93 Feuerland: Symptome einer aktiven Plattengrenze 107 Anhang A – Verzeichnis der Promotionen 117 Anhang B – Publikationsliste R. Dietrich 11