Augmented-Reality als Qualitätssicherung in der Fertigung
Uli Bockholt, Business Development Manager
Visometry GmbH
Holger Graf, Abteilungsleiter Virtuelle und Erweiterte Realität
Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD)
Augmeted-Reality-Inspektionssysteme werden bereits als Qualitätssicherungssysteme in Produktionslinien der Automobilindustrie eingesetzt. Sie sollen fortwährend prüfen, ob eine Baugruppe exakt so gefertigt ist, wie sie in den CAD-Daten spezifiziert ist. Diese Systeme basieren auf einem Computer-Vision-Trackingsystem, das sowohl mobil als auch stationär eingesetzt werden kann. Diese Art der Qualitätssicherung ist auch in vielen anderen Bereichen der Fertigungsindustrie möglich.
Bisher kennt man Inspektionssysteme auf Basis von Smartphone- und Tablet-Anwendungen. Die Kameras dieser Systeme enthalten Inertial- und Kompass-Sensorik, über welche die Kamerapose (Position und Orientierung) erfasst werden kann. AR-Trackingbibliotheken stellen sogenannte SLAM-Verfahren (Simultanous Localisation and Mapping) zur Verfügung, über welche die Kamerapose in einer statischen Umgebung verfolgt werden kann. Diese Technologie ist für die Anwendung in AR-Inspektionsanwendungen nicht geeignet.
- Die Kamerapose kann nur in einer statischen Situation getrackt werden, für dynamische Umgebungen sind SLAM-Verfahren nicht geeignet.
- Die initiale Registrierung von digitaler zu realer Welt geschieht über eine Nutzerinteraktion und ist somit stark vom Nutzergeschick abhängig.
- Je nach Weitläufigkeit der Umgebung und der Geschwindigkeit der Kamerabewegungen wird das Verfahren ungenau.
Darum werden für solche Anwendungen modellbasierende AR-Trackingverfahren interessant. Hier werden in Echtzeit Konturmodelle der 3D-Modelle gerendert. Sie werden zu Kantendeskriptoren korreliert, um wiederum auf das Kamerabild angewandt zu werden. Die Kontur des 3D-Modells wird
immer exakt auf die im Kamerabild erkannte Kontur geschoben.
Aufgrund dieses permanenten Abgleichs zwischen 3D-Modell und Kamerabild driftet das Verfahren nicht. Dadurch können Objekte, von denen ein 3D-Modell verfügbar ist, im Kamerabild getrackt werden, auch wenn sich die Objekte bewegen. Eine exakte Registrierung von CAD-Welt zum
3D-Objekt, das mit der Kamera erfasst wird, kann somit gewährleistet werden. Computer Vision basierende Qualitätsprüfungen komplett automatisiert werden, wenn die Prüfkameras um eine Produktionslinie herum aufgebaut sind.
Bild links:
In der AR-Visualisierung werden reale Bauteile durch digitale Modelle überlagert, um SOLL/IST-Abweichungen zu identifizieren
