Augmented Reality

• Einleitung und Anwendungsgebiete
• Strategische Ausrichtung des Netzwerkes
• Potenzial für deutsche Unternehmen besteht bei spezialisierten Anwendungen
• Marktvolumen

Der Begriff Augmented Reality wird in den Medien oft mit der Datenbrille (Head-Mounted Display) gleichgesetzt. Tatsächlich bezeichnet Augmented Reality eine wesentlich umfassendere Entwicklung von Anwendungen, bei denen es darum geht, die reale Welt mit virtuellen Informationen anzureichern und den Nutzer in Echtzeit interagieren zu lassen.

Für Augmented Reality Anwendungen spielen Sensordaten eine zentrale Rolle. Zwar ist bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren auf dem Markt verfügbar. Die Herausforderung besteht jedoch darin, sowohl optische als auch nicht optische Sensordaten miteinander zu verbinden, diese zu verarbeiten und in AR-Ausgabegeräten (AR-Brillen, Tablets, Monitoren) mit entsprechenden Zusatzinformationen darzustellen.

Bei Ausgabegeräten von Augmented Reality wird maßgeblich auf die optischen Sensoren wie Kamera oder Video gesetzt. Durch die Zuschaltung nichtoptischer Sensoren wie Schall, Ultraschall, Beschleunigung, GPS, Magnetfeld, Drehung, Gase, Rauch, Induktion, Metall, Radioaktivität sollen neue Anwendungsfelder erschlossen werden, zumal in diesem Bereich aktuell wenige bis keine Lösungen bestehen.

Ansatzpunkte für Anwendungsfelder finden sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette sowie branchenübergreifend. Anwendungsfelder im industriellen Umfeld finden sich u.A. in der Wartung und Instandhaltung.

So könnten Service-Techniker z.B. mittels einer akustischen Kamera ein defektes Kugellager in einer Produktionsmaschine lokalisieren oder über unterschiedliche Sensoren Gasaustritte zielgerichtet lokalisiert und visualisiert werden. Zudem könnte z.B. über eine Sensorplattform eine intelligente Analyse und Aufbereitung in Korrelation von vergangenen und aktuell gemessenen Daten im Abgleich mit Vergangenheits- und Erfahrungswerten Empfehlung zu aktuellem Handlungsbedarf visuell dargestellt werden. In einem weiteren Schritt könnten im Sinne einer proaktiven Wartung zudem Empfehlungen zu künftigen Wartungen erfolgen.

1. Schwerpunkt Sensorik / Sensordatenverarbeitung / -Fusion:

Für Augmented Reality Anwendungen spielen Sensordaten eine zentrale Rolle. Zwar ist bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren auf dem Markt verfügbar. Die Herausforderung besteht jedoch darin, sowohl optische als auch nicht optische Sensordaten miteinander zu verbinden, diese zu verarbeiten und in AR-Ausgabegeräten (AR-Brillen, Tablets, Monitoren) mit entsprechenden Zusatzinformationen darzustellen.
Bei Ausgabegeräten von Augmented Reality wird maßgeblich auf die optischen Sensoren wie Kamera oder Video gesetzt. Durch die Zuschaltung nichtoptischer Sensoren wie Schall, Ultraschall, Beschleunigung, GPS, Magnetfeld, Drehung, Gase, Rauch, Induktion, Metall und Radioaktivität sollen neue Anwendungsfelder erschlossen werden, zumal in diesem Bereich aktuell wenige bis keine Lösungen bestehen.

2. Schwerpunkt Visualisierung / Trackingverfahren:

Überlagerungsgenauigkeit & Systemechtzeit
Das Herzstück eines Augmented Reality Systems ist das Display sowie die Visualisierung von Daten in diesem. Daneben ist ein Trackingsystem zur Identifizierung der Verhältnisse zwischen Nutzer / Display und der Umwelt essenziell. Die Grenzen zwischen den einzelnen Vorgängen innerhalb eines Augmented Reality Systems sind oft fließend und lassen sich nur schwer eindeutig voneinander trennen, was einen enormen Abstimmungsbedarf mit sich bringt. Hoch spezialisierte mittelständische Unternehmen können daher derartige Entwicklungen ausschließlich in Kooperation mit weiteren Partnern entwickeln.
Neben den anderen, mehr hardwaretechnisch geprägten Anforderungen existieren zwei wichtige Aufgaben im Bereich Augmented Reality; die Überlagerungsgenauigkeit und Systemechtzeit:

Überlagerungsgenauigkeit
Soll ein Objekt in die Umgebung eingeblendet werden, die Oberfläche eines Objektes durch Überlagerung einer Grafik verändert oder eine Positionsanzeige eingefügt werden, muss das künstliche Objekt mit dem realen Objekt in Lage und Form übereinstimmen.
Sowohl die Position des Objektes als auch die Darstellung der vom Computer erzeugten Bilder müssen äußerst genau ermittelt bzw. errechnet werden. Hierzu muss ein Trackingsystem die HMD Position genau genug bestimmen und die Kalibrierungsparameter dürfen nicht außerhalb einer akzeptablen Genauigkeit liegen. Die Kalibrierungen, besonders des HMD, müssen auch erhalten bleiben bzw. wiederhergestellt werden, falls es zum Verrutschen des HMD auf dem Kopf kommt.

Systemechtzeit
Bei Kopfbewegung des Nutzers eines Augmented Reality Systems müssen sämtliche künstliche Objekte dem sich ändernden Sichtfeld nachgeführt werden. Ist die Bewegung zu schnell, kann der Rechner die neuen Positionen entweder nicht mehr erkennen oder errechnet sie zu langsam und die computergenerierten Objekte gleiten aus ihrer vorigen Lage im Raum heraus. Eine fehlerhafte Einblendung und ungenügende Übereinstimmung der virtuellen Daten mit der realen Umgebung kann also gravierende Fehler hervorrufen. Besonders bei der Nutzung von Augmented Reality für die Navigation kann eine falsche Positionsanzeige bisweilen unbemerkt zu Fehlern führen.

3. Schwerpunkt Digitalisierung/Vernetzung/Navigation/Mapping:

Die Digitalisierung und Vernetzung sind der dritte Bereich, der im Rahmen des Netzwerkes bearbeitet werden soll und geht einher mit den Entwicklungen der anderen Schwerpunkte. Servicetechniker oder Monteure müssen aktuell häufig auch mit noch veralteten technischen Dokumentationen arbeiten. Die Unterstützung durch digitale Handlungsanweisungen sowie die technische Dokumentationen können für viele Berufsgruppen eine erhebliche Vereinfachung darstellen. Ziel im Netzwerk ist daher, nicht nur die Lösungen mit den industriellen Partnern lokal zu schaffen, sondern auch mit entsprechenden Cloud-Lösungen, ERP-Systemen und weiteren Systemen zu verbinden. Neben der reinen Integration von bestehenden Lösungen sollen zudem Entwicklungen im Bereich der Digitalisierung von Räumen und Anlagen erfolgen – dies stellte eine zentrale Herausforderung dar, im Hinblick auf die Navigation sowie die Handlungsunterstützung und Handlungsabsicherung beispielsweise für Service-Mitarbeiter oder Mitarbeiter in der Montage.

Anwendungen für den konsumnahen Massenmarkt werden wahrscheinlich vor allem von ausländischen Unternehmen angeboten. Deutsche Unternehmen dürften eher in Marktnischen mit maßgeschneiderten Dienstleistungen für gewerbliche Anwendungen punkten, die die großen IT-Giganten so nicht besetzen. So bedarf die Entwicklung maßgeschneiderter Produkte und Dienstleistungen viel spezifischem Wissen und einer engen Kooperation zwischen Herstellern und Anwendern. Dies leisten die amerikanischen IT-Unternehmen bislang so nicht. Kleinere deutsche Unternehmen, die sich auf ein solches Anwendungsgebiet konzentrieren, sind hier besser positioniert als die IT-Giganten, so Deutsche Bank Research.

Deutsche Unternehmen sind bei der Automatisierungstechnologie und darüber auch bei Industire 4.0 führend. Durch eine sinnvolle Erweiterung des Produktportfolios im Bereich Augmented Reality, sollten Unternehmen auch Ihre Position im Bereich Industrie 4.0 ausbauen können.¹

Die Auswirkungen von Augmented Reality werden gravierend sein – quer durch die gesamte Spanne der Wertschöpfungskette. So schätzt ABIresearch in einer jüngsten Studie das Marktvolumen für Augmented Reality auf weltweit 100 Mrd. US$ in 2020². Der Bericht geht von 21 Millionen verkaufter AR-Brillen in 2020 aus, mit jährlichen Wachstumsraten von 78% von 2015 bis 2020.

Die Gesamteinnahmen des AR-Marktes werden dem Trend folgen, mit einer jährlichen Wachstumsrate von 73 % von 2015 bis 2020. Die Zahlen basieren sowohl auf Hard- als auch Software und teilen sich auf in sämtliche Bereiche wie Industrie, Einzelhandel, Gesundheitswirtschaft, Bildung, Gaming und weitere Wirtschaftszweige. Für den Markt für Virtual Reality ist mit ähnlichen Wachstumsraten zu rechnen, jedoch mit einem deutlich kleineren Marktvolumen im Vergleich zum AR-Markt. Andere Studien, wie z. B. von der Technologieberatung Juniper Research, schätzen, dass der Weltmarkt ausschließlich für AR-Geräte von aktuell 500 Mio. auf 7.5 Mrd. € bis 2020 steigen soll. Zudem soll die Zahl der Nutzer binnen fünf Jahren von 60 Mio. auf etwa 350 Mio. steigen.³

Quellen

¹ Deutsche Bank Research, Augmented Reality. Bei Spezialanwendungen sollte Deutschland von dynamischem Zukunftsmarkt profitieren können, https://www.dbresearch.de/PROD/DBR_INTERNET_DE-PROD/PROD0000000000360233/Augmented+Reality%3A+Bei+Spezialanwendungen+sollte+D.PDF
² ABIresarch, Press Release, 19 Nov. 2015, https://www.abiresearch.com/press/abi-research-shows-augmented-reality-rise-total-ma/
³ Juniper Research (2014). Mobile Augmented Reality. Basinstoke.