Augmented Reality (AR)

Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Thema Augmented Reality (AR) — der erweiterten Realität, und Smartphones. AR ist eine Variation der Virtual Reality (VR). Sie erlaubt es, die reale Umgebung mit virtuellen Informationen und Objekten zu überlagern und damit die Wahrnehmung des Users zu bereichern bzw. zu erweitern. Der Definition her, kann AR auf alle menschlichen Sinne angewendet werden. Diese Arbeit beschränkt sich auf Wahrnehmungen, die mit Hilfe von Sichtgeräten und Displays visualisiert werden. Die Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Im ersten Teil wird der Fokus auf die AR gerichtet: nämlich auf die einzelnen Komponenten, wie z. B. die Darstellungsmöglichkeiten, das Tracking und die Registrierung sowie die Interaktion, die für ein AR-System benötigt werden. Zuletzt erfolgt noch ein Blick auf Einsatzbereiche von AR sowie eine Klassifizierung von AR-Systemen in Indoor- und Outdoor-Systeme. Der zweite Teil der Diplomarbeit geht der Frage nach, wie AR für ein breites Publikum zugänglich gemacht werden kann. Der Schwerpunkt liegt hier bei mobilen Geräten — sogenannten Handheld Devices. Durch die Entwicklung und Einführung der Smartphones und auf Grund ihrer weiten Verbreitung, bieten sich diese "Alleskönner" als eine hervorragende Plattform zur Verwirklichung von AR-Anwendungen im kommerziellen Sinne, an. Die mittlerweile standardmäßig eingebauten Sensoren in einem Smartphone, wie z. B. ein GPS-Empfänger, ein digitaler Kompass, Beschleunigungssensoren usw., sind die technischen Grundvoraussetzungen dafür. Darüber hinaus wird auf das Zusammenspiel der einzelnen Sensoren eingegangen. Ein Abschnitt dieser Arbeit geht konkret auf kommerzielle AR-Applikationen auf Smartphones ein. Das Augenmerk wird hier auf die sogenannten AR-Browser gelenkt, und es werden die drei wichtigsten Vertreter vorgestellt und beschrieben. Darüber hinaus werden die Stärken und Schwächen von AR-Browsern diskutiert. Zuletzt erfolgt noch ein kurzer Ausblick in die Zukunft von AR-Applikationen auf Smartphones.The topic of this diploma thesis is augmented reality (AR) and smartphones. AR is a variation of virtual reality (VR), enabling us to overlay the real environment with virtual information and objects, and therefore enrich or extend the user’s perception. By definition, AR can be applied to all human senses. In this paper the main focus is exclusively directed towards visual perception, which can be visualized by means of displays. The thesis is divided into two parts. The first one deals with the several components of AR such as displays, tracking techniques and registration, as well as interaction techniques that are needed for an AR system. Finally, the different fields of application of AR are examined and a classification of AR systems into indoor and outdoor systems is carried out. The second part of the diploma thesis analyzes the question, how AR can be made accessible to a broader public. Here the emphasis is on mobile devices, so called handheld devices. Due to the rapid development and the massive distribution of smartphones, these "all-rounders" offer a perfect platform for the commercial implementation of AR applications. Different sensors such as a gps-receiver, a digital compass, accelerometers etc., which are standard features for each and every smartphone nowadays, are the required technical preconditions. Furthermore, the interaction of individual sensors is examined. Beside that, also concrete commercial AR applications on smartphones are described in a further chapter of the thesis. Hereby the research focuses on the so called AR browsers and the respective three main browsers are presented. Additionally, the strengths and weaknesses of AR browsers are discussed, and finally, we reveal a brief foreshadowing of the future perspectives of AR applications on smartphones

Analyse und Evaluierung von Vorgehensweisen zur Erstellung von Mixed Reality-Anwendungen

Das größte Problem bei der Erstellung von MR-Anwendungen besteht darin, dass sie meistens durch Programmierung erstellt werden. Daher muss ein Autor spezielles Fachwissen über MR-Technologie und zumindest allgemeine Programmierkenntnisse mitbringen, um eine MR-Anwendung erstellen zu können. Dieser Erstellungsprozess soll mit Hilfe von MR-Autorensystemen, die derzeit auf dem Markt existieren und in der Forschung entwickelt werden, vereinfacht werden. Dies war ein Grund, warum diese Arbeit sich zum Ziel erklärte, zu überprüfen, inwieweit die Erstellung von MRAnwendungen durch Einsatz von MR-Autorensystemen vereinfacht wird. Ein weiteres Hauptziel war die Erstellung einer repräsentativen MR-Anwendung, die in dieser Arbeit als MR-Referenzanwendung bezeichnet wird. Sie sollte vor allem bei weiteren Entwicklungen als Vorlage dienen können und auf Basis von standardisierten Vorgehensmodellen, wie das Wasserfallmodell, erstellt werden. Ganz wichtig war es noch im Rahmen dieser Arbeit zu bestätigen, dass standardisierte Vorgehensmodelle auf MR-Anwendungen übertragbar sind. Um diese Ziele zu erreichen, sind in dieser Arbeit viele Schritte befolgt worden, die jeweils als Teilziele betrachtet werden können. Die MR-Referenzanwendung , die im Rahmen dieser Arbeit erstellt wurde, sollte mit Hilfe eines MR-Autorensystems umgesetzt werden. Um das richtige MRAutorensystem dafür auszusuchen, wurden im Rahmen einer Analyse fakultative und obligatorische Anforderungen an MR-Autorensysteme definiert, worin auch Funktionen identifiziert wurden, die ein solches System bereitstellen sollte. Das Anbieten einer Vorschau ist ein Beispiel für diese Funktionen, die bei der Erstellung von MR-Anwendungen eine essentielle Rolle spielen können. Die obligatorischen Anforderungen sind welche, die jedes Softwaresystem erfüllen soll, während die fakultativen das Ziel der Verbesserung von Autorensystemen verfolgen. Mit Hilfe der Analyse wurde ein Vergleich zwischen bekannten MR-Autorensystemen gezogen, dessen Ergebnis AMIRE als ein für die Ziele dieser Arbeit geeignetes MR-Autorensystem identifizierte. Für die MR-Referenzanwendung , die ähnliche Funktionen aufweisen sollte wie andere typische MR-Anwendungen wurden Funktionen, Anwendungsfälle und Design der Oberfläche spezifiziert. Diese Spezifikation wurde unabhängig von dem ausgesuchten Autorensystem durchgeführt, um darin analog zur Software-Technik das Augenmerk auf fachliche und nicht auf technische Aspekte zu legen. Um ans Ziel zu gelangen, wurde die MR-Referenzanwendung durch AMIRE realisiert, jedoch musste zuvor ihre Spezifikation auf dieses MR-Autorensystem überführt werden. Bei der Überführung wurde die Realisierung aus technischer Sicht betrachtet, das heißt es wurden verschiedene Vorbereitungen, wie die Auswahl der benötigten Komponenten, die Planung der Anwendungslogik und die Aufteilung der Anwendung in verschiedenen Zuständen, durchgeführt. Nach der gelungenen Realisierung und beispielhaften Dokumentation der MRReferenzanwendung konnte die Arbeit bewertet werden, worin die erzielten Resultate den Zielen der Arbeit gegenübergestellt wurden. Die Ergebnisse bestätigen, dass mit AMIRE die Entwicklung einer MR-Anwendung ohne Spezialwissen möglich ist und dass diese Arbeit alle ihrer Ziele innerhalb des festgelegten Zeitrahmens erreicht hat

Einsatz immersiver virtueller Realitäten präsentiert über ein Head-mounted Display in der neurologischen Rehabilitation

Der Einsatz von virtueller Realität (VR) in der psychologischen Forschung, der Psychotherapie und in der Neuropsychologie ist nichts Neues. Allerdings hat sich in den letzten Jahren durch die Entwicklung und stetige Verbesserung von Head-mounted Displays (HMD) eine völlig neue Darbietungsweise von virtuellen Inhalten aufgetan. Durch die hohe Immersion wurde eine bis dato nicht für möglich gehaltene Erlebnisqualität von virtueller Realität ermöglicht. Im Gegensatz zu anderen psychologischen Disziplinen fand der Einsatz von Head-mounted-Displays in der Neuropsychologie bisher noch wenig Beachtung. Anders als wenn virtuelle Realität auf einem PC-Bildschirm oder Fernseher dargestellt wird, versetzt ein Head-mounted Display den Benutzer viel direkter und unabdingbarer in die künstlich geschaffene Umwelt. Der englische Dichter und Philosoph Samuel Taylor Coleridge bezeichnete 1817 die Fähigkeit und Bereitschaft des sich Einlassens auf ein fiktives (literarisches) Werk als „willentliche Aussetzung der Ungläubigkeit“ (Coleridge, 2009). Auch bei Filmen oder Computerspielen willigt der Zuschauer oder Spieler ein, sich auf die Illusion einzulassen. Die Schwelle zur „willentlichen Aussetzung der Ungläubigkeit“ wird durch den hohen Grad an Immersion und Präsenz, der durch HMDs erzeugt wird, sowie die völlige Ausblendung der realen Umwelt noch einmal deutlich reduziert. Neuropsychologische Störungsbilder können Denkvermögen, Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Sprachvermögen, Motorik, Persönlichkeit, Verhalten und visuelle Wahrnehmung beeinträchtigen. Vor diesem Hintergrund ist es entsprechend von hoher Bedeutung, zunächst die Technik der VR und HMDs genau zu beleuchten, um den Patienten durch deren Anwendung keinen Schaden zuzufügen, und gleichzeitig das enorme therapeutische Potenzial dieser Geräte darzustellen. Die vorliegende Arbeit schafft zunächst einen Überblick über das breitgefächerte Gebiet der VR und die Technik der HMDs sowie deren Einsatz. Die technischen Aspekte der Darstellung von virtuellen Inhalten werden aufgezeigt und bio-psychologischen Gesichtspunkten gegenübergestellt. Als Ausgangsebene der Recherche wird speziell die therapeutische Nutzung von HMDs bei Menschen mit neuropsychologischen Störungsbildern herangezogen und mögliche Fallstricke und Nebenwirkungen eruiert. Ebenso wird anhand aktueller Beispiele das Spektrum des Einsatzgebietes von virtueller Realität präsentiert auf HMDs aufgezeigt. Die zwei anschließenden Studien untersuchen den Einsatz von HMDs an neurologischen Patienten. In der ersten Studie wurden grundlegende Erkenntnisse über die Wirksamkeit und Verträglichkeit von VR präsentiert über ein HMD bei neurologischen Patienten gewonnen. Bei 20 Patienten zwischen 30 und 85 Jahren mit den Krankheitsbildern Hirninfarkt, Hirnblutung, Critical-Illness-Polyneuropathie und Schädel-Hirn-Trauma wurden die physiologischen Parameter Hautleitwert und Pulsfrequenz erhoben sowie das emotionale und das körperliche Wohlbefinden und die Akzeptanz des Verfahrens abgefragt. Es wurde eine virtuelle Entspannungstherapie mit einer akustische Phantasiereise und der Kontrollbedingung „Mandala ausmalen“ verglichen. Eine maßgebliche Erkenntnis war, dass durch die Umsetzung der vorangegangenen theoretischen Überlegungen dieser Arbeit keinerlei Nebenwirkungen bei den Patienten zu beobachten waren, welche durch die HMDs ausgelöst wurden. Ebenso zeigte sich eine hohe Akzeptanz des Virtual-Reality-Verfahrens durch die teilnehmenden Patienten. Bei den objektiven Parametern konnte kein signifikanter Effekt nachgewiesen werden. Es zeigte sich dagegen ein positiv empfundenes Arousal, welches die Patienten subjektiv als angenehm und entspannend interpretierten. Die zweite Studie untersuchte, ob die Anwendung von VR präsentiert über ein HMD bei 28 Patienten mit linksseitigem visuellem Neglect als Add-on einer konventionellen Neglect-Therapie überlegen ist. Die eingesetzte Technologie löste bei den Neglect-Patienten keine Nebenwirkungen aus. Therapeutisch zeigte sich ein unmittelbarer Effekt nach der ersten VR-Anwendung bei einer Linienhalbierungsaufgabe und einem Zahlendurchstreichtest. Dieser Effekt verschwand jedoch zwei bis drei Tage nach der ersten Anwendung wieder vollständig. Die Hälfte der Patienten nahm dreimal innerhalb einer Woche an der VR-Therapie teil. Bei ihnen konnte ein signifikanter Effekt auch zwei bis drei Tage nach der dritten VR-Anwendung nachgewiesen werden. Die Patienten verbesserten sich signifikant in der Linienhalbierungsaufgabe, im Zahlendurchstreichtest und in den Saarbrücker Lesetexten. Die gefundenen Ergebnisse beider Studien ermutigen zu weiterer Forschung über den Einsatz von virtueller Realität präsentiert über Head-mounted Displays zur Unterstützung und Erweiterung der Therapie bei neuropsychologischen Störungsbildern

Einsatz der elektronischen Patientenakte im Operationssaal am Beispiel der HNO-Chirurgie

Wenn ein Chirurg heutzutage während der Operation Informationen aus der Patientenakte benötigt, ist er gezwungen, sich entweder unsteril zu machen oder Personal anzuweisen, ihm die entspre-chenden Informationen zugänglich zu machen. Aus technischer Sicht ist ein System zur intraoperati-ven Bedienung und Darstellung sehr einfach zu realisieren. Grundlage dafür ist eine elektronische Patientenakte (EPA), welche beispielsweise softwaregenerierten oder eingescannten Dokumenten verwaltet. Die vorliegende Arbeit widmet sich den folgenden Fragen: Wird ein solches System im Operationssaal sinnvoll genutzt? Welche Methoden zur sterilen Bedienung kommen infrage? Wie muss die grafische Darstellung auf den Operationssaal abgestimmt werden? Kann durch das Imple-mentieren aktueller Kommunikationsstandards auf alle verfügbaren Patientendaten zugegriffen werden? Dazu wurden in einer ambulanten HNO-Klinik zwei Pilotstudien durchgeführt. In der ersten Studie wurde das erste auf dem Markt befindliche kommerzielle Produkt „MI-Report“ der Firma Karl Storz evaluiert, welches per Gestenerkennung bedient wird. Für die zweite Studie wurde ein EPA-System entwickelt (Doc-O-R), welches eine Vorauswahl der angezeigten Dokumente in Abhängigkeit des Eingriffs traf und mit einem Fußschalter bedient werden konnte. Pro System wurden ca. 50 Eingriffe dokumentiert. Dabei wurde jedes angesehene Dokument und der Nutzungsgrund protokolliert. Die Systeme wurden durchschnittlich mehr als einmal pro Eingriff genutzt. Die automatische Vorauswahl der Dokumente zur Reduzierung der Interaktionen zeigte sehr gute Ergebnisse. Da das behandelte Thema noch in den Anfängen steckt, wird in der Arbeit am Ende auf die Vielzahl von Möglichkeiten eingegangen, welche bezüglich neuartiger Darstellungsmethoden, Bedienvorrich-tungen und aktueller Standardisierungsaktivitäten noch realisiert werden können. Dadurch werden zukünftig auch die Abläufe in der Chirurgie beeinflusst werden.:1 Einführung 13 1.1 Problemstellung 14 1.2 Stand der Wissenschaft und Technik 14 1.2.1 Überblick 15 1.2.2 Digitalisierung des Operationssaals 16 1.2.3 Verbreitung Elektronischer Datenverarbeitungssysteme im Krankenhaus 16 1.2.4 Definitionen zum Begriff der elektronischen Patientenakte 17 1.2.5 Aufbau eines EPA-Systems 20 1.2.6 Sterile Bedienkonzepte 20 1.2.7 Darstellung 27 1.2.8 Standardisierung 33 2 Aufgabenstellung 39 3 Materialien und Methoden 41 3.1 Klinik 41 3.1.1 Technischer Stand 41 3.1.2 Abläufe im IRDC 41 3.2 Protokollierung 43 3.3 Verwendete Dokumente 44 3.3.1 KIS-Übersicht 44 3.3.2 Audiogramm 45 3.3.3 Tympanogramm 46 3.3.4 Blutwerte 47 3.3.5 OP-Bericht 48 3.3.6 Rhinomanometrie 50 3.3.7 Computertomographie 50 3.3.8 Bilder vorangegangener Untersuchungen und Operationen 51 3.3.9 Radiologische Gutachten 52 3.3.10 Anamnese 53 3.3.11 Überweisung 54 3.3.12 Stimmbefund 55 3.4 Statistische Auswertung 55 3.4.1 Abhängigkeit des betrachteten Dokuments von der Art des Eingriffs 55 3.4.2 Bewertung des Algorithmus zur automatischen Vorauswahl der Dokumente 56 3.5 Vorbereitung 57 3.6 Studie „MI-Report“ 57 3.6.1 Anzeige 58 3.6.2 Sensor und Bedienung 59 3.6.3 Personen 59 3.6.4 Vorbereitung 60 3.6.5 Protokollierung 60 3.7 Studie „Doc-O-R“ 62 3.7.1 Klinik 63 3.7.2 Vorbereitung 64 3.7.3 Protokollierung 64 3.7.4 Metadaten 65 3.7.5 Softwareentwicklung 65 4 Ergebnisse 69 4.1.1 Statistische Auswertung 71 4.2 Studie „MI-Report“ 71 4.2.1 Aktivierung 72 4.2.2 Nutzung 72 4.3 Studie „Doc-O-R“ 75 4.3.1 Datenlage 75 4.3.2 Algorithmus 75 4.3.3 Nutzung 77 4.3.4 Phasen 78 4.3.5 Operateure 79 4.3.6 Revisionen 79 5 Diskussion 81 5.1 Nutzung 81 5.2 Schwächen des Studienaufbaus 82 5.3 Statistische Auswertung 83 5.4 Darstellung 83 5.5 Standards 83 5.5.1 Technische Faktoren 84 5.5.2 Emotionale Faktoren 84 5.5.3 Strategische Faktoren 84 5.5.4 Ökonomische Faktoren 85 5.5.5 Rechtliche Faktoren 85 5.5.6 Machtpolitische Faktoren 85 5.6 Studie „MI-Report“ 85 5.6.1 Grafische Oberfläche 85 5.6.2 Aktivierung 86 5.6.3 Nutzung 86 5.6.4 Schwächen des Studienaufbaus 87 5.7 Studie „Doc-O-R“ 88 5.7.1 Schwächen der Studie 88 5.7.2 Algorithmus 88 5.7.3 Darstellung 88 5.7.4 Bedienung 89 5.7.5 Phasen 89 5.7.6 Nutzung 89 5.7.7 Revisionen 90 6 Schlussfolgerung 91 6.1 Bedienung 91 6.2 Standardisierung 92 6.3 Darstellung 93 6.4 Nutzungsverhalten 94 7 Ausblick 97 7.1 Bedienung 98 7.2 Standardisierung 100 7.3 Darstellung 102 7.4 Nutzungsverhalten 104 8 Zusammenfassung der Arbeit 105 9 Abbildungsverzeichnis 109 10 Quellenangaben 112 Anhang A Anatomische und physiologische Grundlagen 119 Anhang B Ambulante Eingriffe in der HNO-Chirurgie 121 Anhang C Schematischer Aufbau des Operationstraktes 12

Gestaltungskonzept für Augmented Reality unterstütztes Training an manuellen Montagearbeitsplätzen

Forschungsvorhaben – Die Komplexitätssteigerung manueller Montageprozesse erfordert hochqualifizierte Arbeitskräfte, um die diffizilen Prozesse zu beherrschen. Um eine effektive und effiziente Ausbildung dieser Personen sicherzustellen, wird der Einsatz AR-basierter Trainingssysteme zunehmend relevant für die Industrie. Momentan mangelt es allerdings an wissenschaftlichen Untersuchungen im industriellen Nutzungskontext. Aufgrund dessen fehlen notwendige Erkenntnisse zur Gestaltung und Evaluation dieser Assistenzsysteme. Dem Ziel, diese Limitation zu schließen, widmet sich die vorliegende Dissertation. Forschungsrahmen – Das Vorgehen zur Erarbeitung der genannten Zielsetzung orientiert sich an der gestaltungsorientierten Forschung. Dieses Paradigma forciert die iterative Gestaltung von problemlösungsorientierten Artefakten mit Hilfe einer stringenten Anwendung wissenschaftlicher Methoden. Forschungsergebnisse – Durch Anwendung des zuvor erwähnten Forschungsparadigmas werden drei Artefakte gestaltet. Die Grundlage dafür liefern die Ergebnisse einer umfangreichen strukturierten Literaturrecherche und die Analyse domänenspezifischer Anforderungen. Basierend auf diesen wird zunächst ein menschzentriertes Vorgehensmodell zur Analyse, Gestaltung und Evaluation von AR-basierten Trainingssystemen im industriellen Nutzungskontext erarbeitet (Artefakt 1), welches seine reproduzierbare Verwendbarkeit durch ausgewählte Methoden und Empfehlungen in allen Ablaufphasen sicherstellt. Darauf aufbauend wird eine HMD-basierte Trainingssoftware instanziiert (Artefakt 2) und durch geeignete Evaluation systematisch zu einer gebrauchstauglichen Anwendung weiterentwickelt. Diese wird einem abschließenden Test unterzogen und im Vergleich zu zwei etablierten Trainingskonzepten empirisch erprobt. Die daraus resultierenden Ergebnisse verdeutlichen sowohl die Nützlichkeit des Vorgehensmodells als auch die Gebrauchstauglichkeit des innovativen Trainingssystems. Beruhend auf den zahlreichen Erfahrungen und Erkenntnissen dieser Dissertation, werden abschließende Empfehlungen (Artefakt 3) dargelegt, welche die erfolgreiche Durchführung ähnlicher wissenschaftlicher Arbeiten sicherstellen. Einschränkungen – Die umfangreichen multimodalen Funktionalitäten der Trainingssoftware wurden für eine konkrete prozedurale Montagetätigkeit entwickelt und am Beispiel eines industriellen Referenzarbeitsplatzes mit potentiellen Anwendern erprobt. Eine Anpassung der Software auf weitere Anwendungsfälle ist aufgrund des immensen Programmieraufwands sehr zeitaufwändig. Dadurch ist die Skalierbarkeit der Software stark limitiert. Angehende Forschungsprojekte sollten daher den Einsatz von Autorenwerkzeugen untersuchen, um eine effiziente Content-Erstellung zu gewährleisten. Darüber hinaus wurden keine Einflüsse der AR-Technologie auf das Langzeitgedächtnis erforscht. Diese Limitation eröffnet ein weiteres interessantes Forschungsfeld für zukünftige Untersuchungen. Implikationen – Diese Dissertation liefert sowohl wissenschaftliche als auch praxisbezogene Implikationen. Demnach schließen die Erkenntnisse zur Gestaltung und Evaluation AR-basierter Trainingssysteme bestehende Forschungslücken und gewährleisten eine reproduzierbare Instanziierung weiterer solcher Assistenzsysteme. Eine gebrauchstaugliche HMD-basierte Trainingssoftware bietet Industrieunternehmen mit manuellen Montageprozessen zudem Einsparungspotentiale durch eine vollkommen neuartige und hocheffektive Ausbildungsmöglichkeit.Purpose – The growing complexity of manual assembly processes require highly skilled workers to deal with such challenging tasks. Therefore, AR-based learning systems become more and more interesting for the industry promising to ensure effective and efficient learning processes. However, scientific research in the field of AR-based learning, especially in the industrial domain, is still very limited. For this reason, necessary knowledge for the design and evaluation of such assistive systems is lacking. This dissertation aims to close these limitations. Approach – The framework of the current scientific work is based on design science research (DSR). This research paradigm attempts to solve practical problems by developing purpose-oriented artifacts with rigorous scientific methods. Findings – Three artifacts are designed using the DSR technique. Hereof, the results of a comprehensive literature survey and an analysis of domain specific requirements provide the foundation. Based on this, a human-centered framework for analyzing, designing and evaluating AR-based learning systems in the industrial context is elaborated (artifact 1). Through well-chosen methods and recommendations in all three phases, a reproducible approach can be guaranteed. By applying this framework, a HMD-based learning software (artifact 2) is developed through several iterative evaluations with potential users using the example of a real internal combustion engine assembly task in order to ensure a high usability. Finally, the software is compared to two traditional approaches (paper-based and trainer-based learning). The results validate the utility of the framework as well as that of the innovative HMD-based learning approach. Based on numerous findings and empirical knowledge, several recommendations are derived to conclude this dissertation and facilitate forthcoming research. Limitations – The elaborate multimodal functionalities of the training software are developed and systematically improved using a concrete procedural internal combustion engine assembly task. This leads to a tremendous and time consuming programming effort as soon as individual software adjustments or assignments are requested by the industrial domain. Therefore, the software scalability is very limited. Due to the previously mentioned limitation, future research should concentrate its investigation into developing authoring tools which enable an efficient AR content creation. Furthermore, the impact of AR on the shortterm memory is only analyzed in this dissertation which opens up an additional interesting research area for future explorations. Implications – This current thesis provides scientific as well as practical oriented implications. The results regarding the design and evaluation of AR-based learning systems ensure a reproducible scientific procedure to instantiate these assistive systems further. In addition, initial insights regarding the use of these systems in the industrial domain are presented, therefore closing current research gaps. A HMD-based learning software offers the opportunity for companies with manual assembly tasks to conserve money due to a completely new and highly-effective training possibility

Untersuchungen zu nutzerbezogenen und technischen Aspekten beim Langzeiteinsatz mobiler Augmented Reality Systeme in industriellen Anwendungen

Magdeburg, Univ., Fak. für Informatik, Diss., 2009Johannes Tümle

Anwendung von Lean-Prinzipien im Erdbau - Entwicklung eines Baustellenleitstands auf Basis von Virtual Reality

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Baustellenleitstands auf Basis von Virtual Reality für den Erdbau unter Berücksichtigung des Lean Management. Hierbei konnte neben der erhöhten Verfügbarkeit von Informationen und deren transparenter Darstellung durch die Anwendung eines digitalen Kanban-Systems eine Steigerung der Produktionsleistung auf der Erdbaustelle nachgewiesen werden

Anwendung von Lean-Prinzipien im Erdbau - Entwicklung eines Baustellenleitstands auf Basis von Virtual Reality

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Baustellenleitstands auf Basis von Virtual Reality für den Erdbau unter Berücksichtigung des Lean Management. Hierbei konnte neben der erhöhten Verfügbarkeit von Informationen und deren transparenter Darstellung durch die Anwendung eines digitalen Kanban-Systems eine Steigerung der Produktionsleistung auf der Erdbaustelle nachgewiesen werden

Entwerfen Entwickeln Erleben 2016 - Beiträge zur virtuellen Produktentwicklung und Konstruktionstechnik: Dresden, 30. Juni – 1. Juli 2016

Die Konferenz Entwerfen – Entwickeln – Erleben bietet ein besonderes Podium zum Austausch von Wissenschaftlern und Praxisvertretern aus den zentralen Bereichen der Produktentwicklung. Der vorliegende Band enthält Beiträge der EEE2016 unter anderem zu Industrie 4.0, Cyber-Physical Systems und Virtual Reality in vielfältigen Anwendungsbereichen des Maschinenbaus, zu Innovationsmanagement, Konstruktionsmethodik und Product Lifecycle Management sowie zu Reverse Engineering und generativen Verfahren. Die Technische Universität Dresden und technischesdesign.org ermöglichten in Kooperation mit der Gruppe Virtuelle Produktentwicklung der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (WiGeP) und dem Rat für Formgebung die fachübergreifende Diskussion des Schwerpunkt- Themas inmitten der interdisziplinären Dresdner Wissenschaftslandschaft. In diesem Band sind die Beiträge zur Konstruktionstechnik und zur Virtuellen Produktentwicklung enthalten, ein weiterer Band (ISBN 978-3-95908-061-3, herausgegeben von Jens Krzywinski et al.) fasst die Beiträge zum Industrial Design zusammen.:Big Data Analytics für die Produktentwicklung Alfred Katzenbach · Holger Frielingsdorf 15 Das Industrial Internet – Engineering Prozesse und IT-Lösungen Martin Eigner 25 Nutzbarmachung des Potentials naturfaserbasierter Werkstoffe als Leichtbau- bzw. Konstruktionsmaterial Timo Kuntzsch · Frank Miletzky 39 Erarbeitung eines Beziehungssystems zur Entwicklung eigenschaftsoptimierter Karosseriekonzepte in Mischbauweise Jan Hasenpusch · Andreas Hillebrand · Thomas Vietor 51 Faserverbundleichtbau in der Großserie: Chancen und Herausforderungen für den Produktentwickler Olaf Helms 63 Gestaltung eines alltagstauglichen Hocheffizienz-Konzeptfahrzeugs Richard Eiletz · Enno Block · Christoph Warkotsch · Klaus Post 73 Entwicklung kompakter, gepulster Elektro-Dipolmagnete für die laserbasierte Protonentherapie Michael Schürer · Thomas Herrmannsdörfer · Leonhard Karsch · Florian Kroll · Umar Masood · Jörg Pawelke 91 Der Panzer des Helmwasserflohs: Erfolgreiches adaptives Design in der Natur Hans-Peter Prüfer 97 Anforderungen des Nicht-Elektrischen Explosionsschutzes im Produktentwicklungsprozess Sabrina Herbst · Frank Engelmann · Karl-Heinrich Grote 113 Begleitung des Entwicklungsprozesses durch einen Generalisten und der „Faktor Mensch“ als Erfolgspotential Michael Bader · Harald Lang 127 Agile PLM Strategy Development – Methods and Success Factors Dietmar Trippner · Karsten Theis 143 Quo vadis „Additive Manufacturing“ Heinz Simon Keil 161 ProVIL – Produktentwicklung im virtuellen Ideenlabor Albert Albers · Nikola Bursac · Benjamin Walter · Carsten Hahn · Jan Schröder 185 Organisatorische Unterstützung der Produktentwicklung mit SysMLModellen Johannes Kößler · Kristin Paetzold 199 Personal Resource Management (PRM) in der modernen Produktentwicklung Bettina Schleidt 213 SkiPo – Ein skizzen- und portbasiertes Modell für die Entwicklung von mechanischen Systemen Martin Grundel · Jutta Abulawi 223 Benutzer- und aufgabenorientiertes virtuelles Modell für die Produktentwicklung Christian Weber · Heidi Krömker · Stephan Husung · Stephan Hörold · Atif Mahboob · Andreas Liebal 239 Konzept zur internationalen Einführung vernetzter Virtual Obeya-Räume zur standortverteilten Produktentwicklung Michael Abramovici · Stefan Adwernat · Matthias Neges 253 Innovation in der Orthopädie- und Rehatechnik, 3D-Digitalisierung und CAD/CAM-Nutzung Thomas Mitzenheim · Christoph Knoch-Weber 265 Nutzerintegration bei der Produktentwicklung am Beispiel der Medizintechnik Axel Boese · Michael Friebe · Christoph Arens · Fabian Klink · Karl-H. Grote 283 NC-gestützte Fertigung von Bohrschablonen für die dentale Implantation Daniel Ellmann · Andreas Klar · Philipp Sembdner · Stefan Holtzhausen · Christine Schöne · Ralph Stelzer 293 Optimierung der Schaftkomponente von Kurzschaftendoprothesen mittels Finite-Elemente-Analyse Claudia Kleinschrodt · Hans-Georg Simank · Bettina Alber-Laukant · Frank Rieg 303 Wissensbasierter Aufbau konstruktions-begleitender Finite-Elemente-Analysen durch ein FEA-Assistenzsystem Philipp Kestel · Sandro Wartzack 315 Fertigungsrestriktionsmodell zur Unterstützung des algorithmisierten PEP fertigungsgerechter Blechprodukte Katharina Albrecht · Thiago Weber Martins · Reiner Anderl 331 Prozessgebundene Berechnungs-Baugruppen: Ein Ansatz zur Lösung komplexer Entscheidungs- und Berechnungsabläufe Denis Polyakov · Willi Gründer 345 Elektronenstrahlschmelzen – ein pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren Burghardt Klöden · Alexander Kirchner · Thomas Weißgärber · Bernd Kieback · Michael Süß · Christine Schöne · Ralph Stelzer 359 Produktarchitekturgestaltung unter Berücksichtigung additiver Fertigungsverfahren Timo Richter · Hagen Watschke · David Inkermann · Thomas Vietor 375 Additive Fertigung von Metallen – Einsatz des LaserCUSING®s im Bereich Automotive Lisa Pastuschka · Peter Appel 393 Methoden zur Absicherung simulationsgerechter Produktmodelle René Andrae · Peter Köhler 403 Ein Doppelschneckenextruder zur Materialdosierung in einem Rapid Prototyping-Prozess Tobias Flath · Jörg Neunzehn · Michael C. Hacker · Hans-Peter Wiesmann · Michaela Schulz-Siegmund · Fritz Peter Schulze 419 Kosteneffiziente Technologien zur geometrischen Datenaufnahme im digitalen Reverse Engineering Tim Katzwinkel · Bhavinbhai Patel · Alexander Schmid · Walter Schmidt · Justus Siebrecht · Manuel Löwer · Jörg Feldhusen 429 3-D-Oberflächenerfassung- und 3-D-Druck-Potentiale für gerichtsverwertbare kriminaltechnische Untersuchungen Rainer Schubert · Marcus Mittasch 451 Das FEA-Assistenzsystem – Analyseteil FEdelM Tobias C. Spruegel · Sandro Wartzack 463 Entwicklung eines Doppelkolbenmotors – Konzept, Simulation und Prüfstandversuche Pascal Diwisch · Daniel Billenstein · Frank Rieg · Bettina Alber-Laukant 475 Interaktive Initialisierung eines Echtzeit 3D-Trackings für Augmented Reality auf Smart Devices mit Tiefensensoren Matthias Neges · Jan Luca Siewert 487 Virtuelle und experimentelle Methoden bei der Produktentwicklung einer Handhabungseinheit zur automatisierten Ablage technischer Textilien Marvin Richrath · Jan Franke · Jan-Hendrik Ohlendorf · Klaus-Dieter Thoben 503 Optimierung von Druckbehältern unterschiedlicher Geometrien und Werkstoffe Thomas Guthmann · Frank Engelmann 515 Customized Fabrication – Mass Customizing mit 3D-Druck Frank Lamack 527 Virtual Reality und Augmented Reality als Werkzeug in der Aufstellplanung Jens Mögel 537 XENOKAT – Biofilter für Xenobiotika in der Ressource Wasser Anett Werner · Ralf Hauser · Thomas Bley 549 Konzept für ein VR-System zur intuitiven Modellierung durch natürliche Interaktion Marius Fechter · Sandro Wartzack 561 Ansätze zur Betriebsdauerverlängerung von Suzlon Windkraftanlagen Jan Brökel 571 Augmented Reality Assistenzsystem mit graphenbasierter Zustandsanalyse für Produkte im Internet der Dinge Matthias Neges · Mario Wolf · Michael Abramovici 581 Datenqualität in Rapid Prototyping Prozessen Carsten Haugwitz 597 Erlebbarkeit von Anlagenkomponenten im Kontext Virtuelle Inbetriebnahme in virtuellen Umgebungen Andreas Geiger · Ingolf Rehfeld · Uwe Rothenburg · Rainer Stark 609 Management von Produktinformationen aus Entwicklungs- und Betriebsphase Stephan Günter Arndt · Bernhard Saske · Ralph Stelzer 62