Seit Oktober 2004 besteht das Virtuelle Kompetenznetzwerk zur Virtuellen und Erweiterten Realitaet ViVERA. Am 22. Februar 2005 wurde es in Magdeburg offiziell vom Parlamentarischen Staatssekretaer im Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Ulrich Kasparick eroeffnet. Ziel von ViVERA ist die Integration moderner Technologien in Wirtschaft und Industrie und somit der weitere Ausbau der internationalen Spitzenposition Deutschlands in den Bereichen „Virtuelle Realitaet“ („Virtual Reality“, VR) und „Erweiterte Realitaet“ („Augmented Reality“, AR). Erstmalig in Deutschland vereinigen fuenf Fraunhofer-Institute und deren Partneruniversitaeten branchenuebergreifend ihre Kompetenzen auf diesen Gebieten. Die Forschung und Entwicklung konzentriert sich dabei auf die Anwendungsgebiete Automobil- und Anlagenbau, Maschinen- und Schiffbau sowie Medizin und Medizintechnik. Die Forschungsergebnisse sollen vor allem kleinen und mittleren Unternehmen zugaenglich gemacht werden, um so gerade im Osten Deutschlands innovative Technologien zu etablieren.
An diesem Konsortium beteiligt ist das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD mit den Institutsteilen in Darmstadt und Rostock. Seine Aufgaben liegen vor allem in der Entwicklung von VR-Basistechnologien sowie in Entwicklungsarbeiten für die Bereiche Schiffbau und Medizin. Dabei arbeitet das Fraunhofer IGD als Mitglied der „Fraunhofer-Gruppe Informations- und Kommunikationstechnik“ branchenuebergreifend mit den Fraunhofer-Instituten in Berlin (IPK), Chemnitz (IWU) und Magdeburg (IFF)
aus dem „Fraunhofer-Verbund Produktion“ zusammen. Ziel ist es hierbei, die vorhandenen Technologien den Beduerfnissen der jeweiligen Branche anzupassen. So wird beispielsweise die vom Fraunhofer IGD entwickelte Software für Virtuelle und Erweiterte Realitaet für spezifische Fragestellungen aus den Bereichen Automobil-, Maschinen- und Anlagenbau erweitert. Dabei bringt sich das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung unter anderem mit dem VR-System AVALON ein. AVALON wurde am Zentrum für Graphische Datenverarbeitung ZGDV entwickelt und wird aktuell gemeinsam mit dem Fraunhofer IGD erweitert. Es bildet die gemeinsame Grundlage für zukunftweisende VR- und AR-Anwendungen. Mit dieser Software koennen in Zukunft selbst Computer-Laien mit Hilfe von Scriptbefehlen auf einfache Weise neue Applikationen für verschiedene
Anwendungsgebiete erzeugen. Dies bedeutet, dass der Nutzer mit einem zuvor in AVALON eingelesenen 3-D-Modell, zum Beispiel dem eines Schiffes, interagieren und physikalisch basierte Simulationen ausfuehren kann. AVALON ermoeglicht die Verwendung von PC-Clustern, also das intelligente Zusammenschalten mehrerer Computer für mehr Rechnerleistung, sowie die Verwendung moderner VR-Installationen, wie beispielsweise der CAVE, einem wuerfelförmigen Projektionsraum. Dabei kann es unter den Betriebssystemen Windows und Linux verwendet und damit zukuenftig auf fast jedem Computer installiert werden. Diese Technologie wurde im Projekt ARVIKA zu einem „Augmented Reality-System“ erweitert. Unter Verwendung eines mobilen Rechners, eines semitransparenten Displays und einer Miniaturkamera werden z. B. AR-Technologien erprobt, die der Unterstuetzung von Arbeitsprozessen in Entwicklung und Produktion technischer Produkte dienen sollen. In der Erweiterten Realitaet werden reale Objekte, die zuvor mit einer Videokamera aufgezeichnet wurden, in Echtzeit mit rechnergenerierten Informationen ueberlagert. Auf diese Weise unterstuetzt das AR-System zum Beispiel die Arbeit eines Monteurs mittels eingeblendeter Arbeitsanweisungen.
VR-Technologie für den Schiffbau
Neben der Entwicklung von Basistechnologie ist das IGD verantwortlich für die Entwicklungsarbeiten in den Bereichen Schiffbau und Medizin. Ziel ist es, auch hier moderne und innovative Technologien zu etablieren. So werden für den Schiffbau Methoden zur Unterstuetzung von Instandsetzungs- und Wartungsarbeiten im laufenden Betrieb entwickelt. Bereits existierende Verfahren, beispielsweise aus dem Automobilbau, werden uebernommen und auf die speziellen Bedingungen an Bord eines Schiffes angepasst. Handbuecher in Schriftform werden dann in Zukunft durch Augmented Reality-Systeme ersetzt werden, die dem Nutzer neben technischen Daten auch visuelle Unterstuetzung durch Einblenden von Handlungsvorgaben und Wartungsschritten bieten.
Innovative Verfahren erleichtern Aerzten die Arbeit
Im Bereich Medizin entwickeln die Wissenschaftler des Fraunhofer IGD derzeit ein chirurgisches Planungssystem, das es den Aerzten, im Gegensatz zu bereits auf dem Markt befindlichen Verfahren, ermoeglichen wird, konkret anstehende Operationen mit VR-Technologie zu trainieren. Die untersuchten Modelle der anatomischen Strukturen basieren auf den zuvor aufgenommenen Bilddaten der Patienten. So kann bereits in der virtuellen Realitaet simuliert werden, was sonst erst auf dem Operationstisch sichtbar wuerde. Zusaetzlich werden dem Chirurgen in Zukunft Augmented Reality-Verfahren waehrend der Operation Navigationsunterstuetzung bieten und somit eine groessere Praezision bei chirurgischen Eingriffen gewaehrleisten.
Im Kompetenznetzwerk ViVERA engagieren sich die folgenden Partner:
· Das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und automatisierung (IFF) in Magdeburg und die Otto-von-Guericke-Universitaet Magdeburg
· Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz und die Technische Universitaet Chemnitz
· Das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) in Berlin und die Technische Universitaet Berlin
· Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung in Darmstadt und die Technische Universitaet Darmstadt
· Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung in Rostock und die Universitaet Rostock
An diesem Konsortium beteiligt ist das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD mit den Institutsteilen in Darmstadt und Rostock. Seine Aufgaben liegen vor allem in der Entwicklung von VR-Basistechnologien sowie in Entwicklungsarbeiten für die Bereiche Schiffbau und Medizin. Dabei arbeitet das Fraunhofer IGD als Mitglied der „Fraunhofer-Gruppe Informations- und Kommunikationstechnik“ branchenuebergreifend mit den Fraunhofer-Instituten in Berlin (IPK), Chemnitz (IWU) und Magdeburg (IFF)
aus dem „Fraunhofer-Verbund Produktion“ zusammen. Ziel ist es hierbei, die vorhandenen Technologien den Beduerfnissen der jeweiligen Branche anzupassen. So wird beispielsweise die vom Fraunhofer IGD entwickelte Software für Virtuelle und Erweiterte Realitaet für spezifische Fragestellungen aus den Bereichen Automobil-, Maschinen- und Anlagenbau erweitert. Dabei bringt sich das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung unter anderem mit dem VR-System AVALON ein. AVALON wurde am Zentrum für Graphische Datenverarbeitung ZGDV entwickelt und wird aktuell gemeinsam mit dem Fraunhofer IGD erweitert. Es bildet die gemeinsame Grundlage für zukunftweisende VR- und AR-Anwendungen. Mit dieser Software koennen in Zukunft selbst Computer-Laien mit Hilfe von Scriptbefehlen auf einfache Weise neue Applikationen für verschiedene
Anwendungsgebiete erzeugen. Dies bedeutet, dass der Nutzer mit einem zuvor in AVALON eingelesenen 3-D-Modell, zum Beispiel dem eines Schiffes, interagieren und physikalisch basierte Simulationen ausfuehren kann. AVALON ermoeglicht die Verwendung von PC-Clustern, also das intelligente Zusammenschalten mehrerer Computer für mehr Rechnerleistung, sowie die Verwendung moderner VR-Installationen, wie beispielsweise der CAVE, einem wuerfelförmigen Projektionsraum. Dabei kann es unter den Betriebssystemen Windows und Linux verwendet und damit zukuenftig auf fast jedem Computer installiert werden. Diese Technologie wurde im Projekt ARVIKA zu einem „Augmented Reality-System“ erweitert. Unter Verwendung eines mobilen Rechners, eines semitransparenten Displays und einer Miniaturkamera werden z. B. AR-Technologien erprobt, die der Unterstuetzung von Arbeitsprozessen in Entwicklung und Produktion technischer Produkte dienen sollen. In der Erweiterten Realitaet werden reale Objekte, die zuvor mit einer Videokamera aufgezeichnet wurden, in Echtzeit mit rechnergenerierten Informationen ueberlagert. Auf diese Weise unterstuetzt das AR-System zum Beispiel die Arbeit eines Monteurs mittels eingeblendeter Arbeitsanweisungen.
VR-Technologie für den Schiffbau
Neben der Entwicklung von Basistechnologie ist das IGD verantwortlich für die Entwicklungsarbeiten in den Bereichen Schiffbau und Medizin. Ziel ist es, auch hier moderne und innovative Technologien zu etablieren. So werden für den Schiffbau Methoden zur Unterstuetzung von Instandsetzungs- und Wartungsarbeiten im laufenden Betrieb entwickelt. Bereits existierende Verfahren, beispielsweise aus dem Automobilbau, werden uebernommen und auf die speziellen Bedingungen an Bord eines Schiffes angepasst. Handbuecher in Schriftform werden dann in Zukunft durch Augmented Reality-Systeme ersetzt werden, die dem Nutzer neben technischen Daten auch visuelle Unterstuetzung durch Einblenden von Handlungsvorgaben und Wartungsschritten bieten.
Innovative Verfahren erleichtern Aerzten die Arbeit
Im Bereich Medizin entwickeln die Wissenschaftler des Fraunhofer IGD derzeit ein chirurgisches Planungssystem, das es den Aerzten, im Gegensatz zu bereits auf dem Markt befindlichen Verfahren, ermoeglichen wird, konkret anstehende Operationen mit VR-Technologie zu trainieren. Die untersuchten Modelle der anatomischen Strukturen basieren auf den zuvor aufgenommenen Bilddaten der Patienten. So kann bereits in der virtuellen Realitaet simuliert werden, was sonst erst auf dem Operationstisch sichtbar wuerde. Zusaetzlich werden dem Chirurgen in Zukunft Augmented Reality-Verfahren waehrend der Operation Navigationsunterstuetzung bieten und somit eine groessere Praezision bei chirurgischen Eingriffen gewaehrleisten.
Im Kompetenznetzwerk ViVERA engagieren sich die folgenden Partner:
· Das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und automatisierung (IFF) in Magdeburg und die Otto-von-Guericke-Universitaet Magdeburg
· Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz und die Technische Universitaet Chemnitz
· Das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) in Berlin und die Technische Universitaet Berlin
· Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung in Darmstadt und die Technische Universitaet Darmstadt
· Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung in Rostock und die Universitaet Rostock
