Mixed Reality: Der bedeutendste Fortschritt der 3D-Messung von großformatigen Bauteilen seit dem Lasertracker

3D-Maßanalyse & Qualitätskontrolle

Mixed Reality: Der bedeutendste Fortschritt der 3D-Messung von großformatigen Bauteilen seit dem Lasertracker

Aufgrund der hohen Genauigkeit über große Messbereiche haben Lasertracker  ihren Ruf für revolutionäre Prozessfortschritte in der großformatigen 3D-Messtechnik unter anderem für Luft- und Raumfahrt, Bodentransport, Energie und Schiffsbau erlangt. Zu den Methoden zur Optimierung des effizienten Einsatzes von Lasertrackern gehörte die Zusammenarbeit zweier Bediener. Die Anzeige der Geometrie von gemesseneen Teilen mit externen Projektoren und die Verwendung eines Mobiltelefons als Fernbedienung waren dabei ausschlaggebend.

Diese Techniken stoßen nun an ihre Grenzen.

Glücklicherweise gibt es bereits eine Technologie, die über diese Grenzen hinausgeht. Dank holografischem Display, Tracking-Systemen, Kameras, 3D-Scanner und leistungsstarker Software steigert die smarte Brille Microsoft HoloLens 2, in Verbindung mit der PolyWorks|AR™ App von InnovMetric, die Leistung von großformatigen Messungen um ein Vielfaches. Mit Mixed Reality wird großformatige Messtechnik nie wieder dieselbe sein:

  • Bediener messen immer die richtigen Merkmale, da Grafiken zum geführten Messen auf dem gemessenen Teil eingeblendet werden
  • Große Bildschirme und externe Beamer werden nicht benötigt
  • Bediener können freihändig arbeiten
  • Das Ändern von Inspektionsaufgaben ist mit nur einem Handgriff möglich

Klein gegen Groß

 

Bei Objekten, die kleiner als zwei Meter sind, ist die 3D-Messung recht einfach. Bediener kennen jederzeit ihre Position in Bezug auf das, was sie messen. Im Allgemeinen können sie das, was sie auf einem Computerbildschirm sehen, erkennen und mit einer Stelle auf dem zu messenden Werkstück in Beziehung setzen. Und sie wissen, wie sie nach einer vordefinierten Reihenfolge zum nächsten Messmerkmal gelangen und schnell zum Computer zurückkehren, wenn sie eine Maus oder Tastatur für die Interaktion mit der 3D-Messsoftware benötigen.

Erhöhen Sie jedoch die Größe des gemessenen Stücks über 5 Meter hinaus, nehmen auch die Probleme mit der Messleistung zu. Für Bediener kann es schwierig sein, ihre Position im Raum zu verstehen und ein Messziel unter einer Vielzahl anderer Merkmale zu unterscheiden. Es wird immer schwieriger, die Übereinstimmung zwischen einem Computerbildschirm und einem physischen Standort herzustellen. Möglicherweise müssen Bediener mehrere Meter zurücklegen, um das nächste Messmerkmal zu erreichen. Und die Rückkehr zum Computer mit der 3D-Messsoftware erhöht die Arbeitszeit.

Mit der Einführung von Lasertrackern begannen die Kunden schnell mit der Anpassung ihrer groß angelegten Messtechniken. Für solche Aufgaben waren häufig zwei Bediener erforderlich: Einer führte die Messungen physisch durch, der andere bediente am Computer die Messsoftware, um Funktionen aufzurufen und Fragen zu beantworten. Weitere Anpassungen umfassten die Umleitung des Computerbildschirms auf einen großen Monitor, eine Projektionsfläche oder eine leere Wand, um den Bedienern eine bessere visuelle Darstellung zu bieten. Diese ersten Lösungen waren zwar besser, aber unvollkommen. Da zwei Bediener erforderlich sind, verdoppelt sich der Personalaufwand für Messaufgaben, und es ist sehr schwierig, den notwendigen Augenkontakt mit einem festen Bildschirm aufrechtzuerhalten, während man sich innerhalb einer großen Baugruppe bewegt.

Verbesserungen entwickeln sich

Glücklicherweise ermöglichten zwei Technologien den Betreibern erhebliche Leistungssteigerungen bei umfangreichen 3D-Messaufgaben.

Die ersten waren Projektionstechnologien: Laserprojektoren, die mithilfe eines Laserstrahls 3D-Konturen projizieren, und flächenbasierte Projektoren, die Bilder projizieren. Beide Typen können Führungsgeometrie und Messergebnisse auf die Oberfläche der gemessenen Teile projizieren und so die Durchführung von Messsequenzen und die Analyse der Messergebnisse erleichtern.

Allerdings kann die Verwendung eines Projektors schwierig und einschränkend sein. Die korrekte Lokalisierung des Projektors im Koordinatensystem des gemessenen Werkstücks bereitet Schwierigkeiten. Und ein Projektor kann nur Oberflächen erreichen, die aus seiner Sicht sichtbar sind, was einen Umzug des Projektors an mehrere Standorte oder die Anschaffung mehrerer Projektoren erforderlich machen könnte, um große Baugruppen effizient handhaben zu können. Neue Aufgaben erfordern dann neue Setups.

Die zweite Technologie, die groß angelegte Messaufgaben verbesserte, war das Mobiltelefon, das sich über spezielle Apps schnell in eine Fernbedienung verwandelte. Bediener konnten nicht nur die Führungsgeometrie und die Messergebnisse auf dem Bildschirm des Mobiltelefons visualisieren, sondern auch problemlos ein Merkmal auf dem Bildschirm einer Position auf dem gemessenen Teil zuordnen, wenn sie sich in der Nähe des 3D-Messgeräts befanden und eine 3D-Messsoftware automatisch nutzten passt seine Darstellung an die Position des 3D-Messgeräts an.

Benutzer könnten auch aus der Ferne mit dem Computer interagieren, was in vielen Fällen umfangreiche Messungen durch einen einzigen Bediener ermöglicht.

Darüber hinaus sind 3D-Bildinformationen auf Handy-Fernbedienungen jederzeit verfügbar, da bei Projektoren keine Schattenbereiche entstehen können. Doch auch Mobiltelefone haben ihre Grenzen. Vielen fehlen Sensoren, um ihre Orientierung im 3D-Raum zu messen. Bildschirmanzeigen entsprechen nur der Sicht des Bedieners auf das gemessene Werkstück, wenn sich das Telefon in der Nähe des 3D-Messgeräts befindet. Während der Messung muss der Bediener außerdem das Telefon bei sich tragen. Beim Besteigen einer Leiter benötigt der Bediener beispielsweise beide Hände, um sicher zu bleiben.

Mixed Reality geht darüber hinaus

Die aufkommende Mixed-Reality-Technologie verändert die Großmesstechnik, indem sie die gleichen Vorteile wie Projektoren und Fernbedienungen ohne deren Einschränkungen bietet und gleichzeitig mehrere zusätzliche leistungsstarke Funktionen bietet.

Im Vergleich zur Nutzung von Beamern oder Mobiltelefonen weist die Datenbrille HoloLens 2 von Microsoft zahlreiche Vorteile auf. Sie können:

 

Diese Smart-Brillen-Grundlagen ermöglichen die Entwicklung von Mixed-Reality-Apps, die mit 3D-Messsoftware für Projektions- und Fernsteuerungsfunktionen verbunden sind. Stabile Geometrien, die auf die gemessenen Teile projiziert werden, führen und überprüfen die Messergebnisse, unabhängig von der Position des Bedieners und ohne Schattenbereiche. Es gibt kein festes Setup; Bediener können schnell von einem Teil zum anderen wechseln und dabei instinktive Gesten verwenden, um mit der Benutzeroberfläche zu interagieren. Die Messung ist sicherer, da der Bediener freihändig arbeiten kann.

Sensoren von Mixed-Reality-Geräten ermöglichen außerdem wichtige Innovationen, die bei Projektoren oder Fernbedienungen nicht möglich sind. Da die Position und der Standpunkt des Bedieners immer bekannt sind, ist die Umleitung eines verlorenen Lasertrackerstrahls zum Bediener einfach. Dies gilt auch für den Standortwechsel des Bedieners, wenn eine große Verdrängung erforderlich ist. Das Steuern eines Cursors und das Erstellen eines 3D-Punkts an einer bestimmten Stelle ist einfach mit dem Kopf und den Augen möglich, ebenso wie das Erstellen einer Anmerkung auf einer Farbkarte, das Melden eines Fehlers oder das Definieren eines Referenzpunkts für eine Ausrichtung.

Bediener können auch ihre Hände verwenden, um die 3D-Geometrie innerhalb des Werkstückkoordinatensystems zu manipulieren. Sie können 3D-Hologramme ausrichten, um das Mixed-Reality-Gerät in Bezug auf das Werkstück zu lokalisieren, und automatisch Mixed-Reality-Bilder erfassen, die Realität und Hologramme kombinieren, um die Rückverfolgbarkeit manueller Messvorgänge sicherzustellen.

Verbesserung großformatiger messtechnischer Aufgaben um ein Vielfaches

Die Mixed-Reality-Display-Technologie bietet innovative visuelle Hilfsmittel, die sowohl die Leistung des Bedieners als auch die Messergebnisse verbessern, wie z. B. Anweisungen, Overlays und Hologramme. Erleben Sie vor Ihren Augen eine visuelle Führung und Rückmeldung, die sicherstellt, dass Sie jedes Mal richtig messen. Sehen Sie zu, wie sich Qualität verbessert.