Fingertracking – Virtuell nach der Zukunft greifen

Sicherlich hat der ein oder andere schon einmal den Begriff „Virtual Reality“ gehört. Aber was verbirgt sich genau dahinter und vor allem was hat das mit der Entwicklung moderner Automobile zu tun? Ist diese Virtuelle Realität eine Erfindung kinoaffiner Ingenieure, die zu viel Minority Report geschaut haben oder Teil eines weiteren Effizienzsteigerungsprogrammes? Ehrlicherweise – ein bisschen was von beidem. Kino deshalb, weil längst nicht mehr alles, was in den einschlägigen Filmen gezeigt wird, reine Zukunftsmusik ist. Zudem erweckt die Technologie selbst, welche die Bilder in 3D auf die Leinwand und unsere Fernseher zaubert, auch virtuelle Fahrzeuge zum Leben und läutet damit eine neue Ära in der Produktentwicklung und -absicherung ein.

Und warum Effizienzsteigerung? Letztendlich lautet das Stichwort hier: Geschwindigkeit! Die Geschwindigkeit Entscheidungen zu treffen, Konzepte zu vergleichen, Fehler zu entdecken und Optimierungen abzuleiten, bestimmt maßgeblich die Qualität des Entwicklungsprozesses und damit schlussendlich auch des Produktes. Denn je eher man sich für die richtigen Dinge entscheidet, desto eher kann man die richtigen Dinge tun. Das schont dann nicht nur die Nerven der Verantwortlichen, sondern spart auch richtig Zeit und Geld. Getreu unserem Motto „Das Beste oder nichts“ werden damit Ressourcen frei, um den Produktreifegrad zu steigern und Innovationen zu treiben – Bessere Qualität zu einem früheren Zeitpunkt im Entwicklungsprozess.

Und hier kommt die digitale Absicherung ins Spiel, denn digitale Informationen liegen heute schon sehr früh in Form von Abtast-, Konstruktions- oder Simulationsdaten vor. Noch deutlich bevor erste Prototypen gebaut werden, um die Theorie auch in der Realität zu überprüfen, können aus den Daten wichtige Erkenntnisse generiert werden. So ist es möglich, die Fahrzeuge nahezu fotorealistisch in „Lebensgröße“ und 3D darzustellen. Also nicht nur ein flaches Bild, sondern ein Fahrzeug plastisch im Raum schwebend, so als könnte man es anfassen.
Dieser Eindruck entsteht, weil unser Gehirn ziemlich clever ist. Es kann nämlich aus den zwei perspektivisch verschiedenen Bildern des rechten und linken Auges ein räumlich wirkendes Bild berechnen. Deshalb auch die aus dem Kino bekannte Brille – Sie verdunkelt das linke Glas, wenn der Projektor das Bild fürs rechte Auge zeigt und anders herum. 120-mal je Sekunde, schnell genug damit das Gehirn nichts merkt. Voilà wir sehen stereoskopisch. Bei Bedarf wird dann das Fahrzeug noch in eine Umgebung eingebettet. Zum Beispiel vor unserem Kundencenter oder eben auch in Sekunden durch einen Mausklick mitten in New York. So lassen sich dann nicht nur Designentscheidungen treffen, sondern auch sehr früh Fehler erkennen und konstruktive Maßnahmen ableiten.

Und das ist jetzt Virtual Reality? Fast! Denn dazu gehört per Definition ein wenig mehr. Zum Beispiel Interaktion in Echtzeit. Das heißt, die Möglichkeit die virtuelle Szene zu verändern und die Veränderung auch direkt ohne zeitliche Verzögerung wahrzunehmen. Die Möglichkeiten sind hier vielfältig. Es fängt mit Variantenschaltungen an. Ein rotes Dach gefällig? Mit oder ohne Schiebedach? Vergleich mit der Vorgängerbaureihe – bitte sehr, alles kein Problem. Ich muss nicht in ein anderes Fahrzeug umsteigen, sondern sehe den Unterschied auf Knopfdruck und behalte so den Fokus. Ein riesen Vorteil gegenüber der realen Welt oder? Eine wichtige Form der Interaktion stellt auch die Navigation in der Szene dar. Sei es über die Tastatur per Kameraflug zum Heck oder durch das selbstständige Bewegen des Beobachters um das Auto herum.
Ja richtig gelesen! Es gibt die Möglichkeit die Position und Blickrichtung des Kopfes über Infrarotkameras zu erfassen. Damit kann die Projektion genau für den Nutzer berechnet werden und man hat die Möglichkeit sich ganz realistisch um das Fahrzeug herum zu bewegen. Es entsteht der Eindruck das Auto stünde wirklich vor einem. Zusätzlich zu all dem kann man natürlich auch virtuelle Bauteile bewegen. Dazu bedarf es spezieller Interaktionsgeräte, welche ebenfalls im Raum erfasst werden. Nutzt man jetzt noch eine physikalisch korrekte Kollisionsberechnung, lassen sich die Teile sogar ein- und ausbauen. Schließlich will man ja schon sehr früh bestimmen, ob das entwickelte Fahrzeug so überhaupt montierbar oder im Servicefall problemlos zu warten ist.

Der aufmerksame Leser wird sich sicherlich fragen, was der Verfasser dieses Artikels mit der ganzen Sache zu tun hat. Nun ich promoviere seit Anfang 2010 im Virtual Reality Center in Sindelfingen. Wie der Name schon sagt, beschäftigen wir uns im Team mit der Methodenentwicklung rund ums Thema VR. Und da wir das Fahrzeug nicht nur von außen, sondern auch von innen erleben wollen, entwickeln wir Arbeitsweisen auch für den Einsatz in einer CAVE. Eine CAVE kann man sich als großen Würfel vorstellen, dessen Seiten (außer eine – der Eingang) als Bildschirm dienen. Man bewegt sich oder sitzt im Inneren des Würfels und die virtuelle Welt wird um einen herum abgebildet. Schwer vorzustellen aber wirklich so – durch die Berechnung der richtigen Perspektive und der stereoskopischen Darstellung verschwindet die Realität. Man nimmt im virtuellen Fahrzeug Platz. Im Fokus stehen hier Untersuchungen zur Ergonomie anhand derer man versucht den Anforderungen der doch sehr unterschiedlichen Märkte gerecht zu werden.

Visuell gelingt die Beurteilung inzwischen sehr gut, aber berühren kann man die virtuelle Welt natürlich nicht. Oder doch? Naja wir arbeiten daran! Dazu wurde im Rahmen meiner Promotion ein Fingertrackingsystem entwickelt und implementiert. Fingertracking bedeutet letztendlich die Ortung der Hände im Raum. Über kleine selbstleuchtende LEDs ist es möglich, die Position der Fingerkuppen auf wenige Millimeter genau zu bestimmen. Mit dieser Information kann man dann mittels einer Kollisionsberechnung überprüfen, ob die Finger ein virtuelles Bauteil berühren. Ist dies der Fall, kann je nach Wunsch eine Aktion ausgelöst werden – das alles im 1:1 Greifraum sehr realistisch.
Das geht von der Änderung des Materials durch Berührung, über Öffnen der Tür anhand des Auslösens von definierten Animationen bis hin zur virtuellen Bedienung des Radios. Unterstützt wird die realistische Illusion durch ein Feedback. Kleine Vibrationsmotoren an den Fingerkuppen geben eine Rückmeldung, wenn man etwas berührt. Zusätzlich leuchtet das kollidierte Bauteil bei Bedarf auf. Dadurch lassen sich neben Erreichbarkeitsstudien von zum Beispiel Bedienelementen verschiedenste Anwendungsfälle realistisch abbilden. Zusätzlich kann man die Szene über ein virtuelles Menü steuern, was auch eine Interaktion außerhalb des direkten Greifraumes ermöglicht.

Die aktuellste Weiterentwicklung des Systems beschäftigt sich mit der Objektmanipulation – Werkzeug ist hier die eigene Hand. Schließlich möchte ich mir den Innenspiegel einstellen können oder in einer sehr frühen Konzeptphase Bauteile wie ein Display frei anordnen – alles aus meiner direkten Sicht im Fahrzeug und möglichst intuitiv. Dadurch wird die Art und Weise, wie man ein virtuelles Fahrzeug erlebt, neu definiert. Neben der Erschließung exklusiver Untersuchungsmöglichkeiten soll damit die Gesamtakzeptanz der virtuellen Methodik und die Entscheidungskompetenz des Nutzers erhöht werden. Dies wurde durch erste Untersuchungen belegt. Dennoch – Weiterentwicklungspotenzial gibt es sicherlich genug. Denn die Richtung ist klar – Schritt für Schritt zur Virtuellen Realität!


Wie bewerten Sie diesen Artikel?
5.0 / 5 (2 Bewertungen)
Bitte warten...

Tags: , , , ,

drucken

Wollen Sie wirklich das Internet ausdrucken?

Sparen Sie Papier und schonen Sie die Umwelt! Nutzen Sie die Funktionen zum Bookmarking oder zur E-Mail-Weiterleitung.

Ihre Daimler AG

Erst wenn Sie klicken, wird die Schaltfläche aktiv und stellt eine direkte Verbindung mit dem jeweiligen sozialen Netzwerk her. Hierdurch werden Daten an das jeweilige soziale Netzwerk übertragen. Bitte lesen Sie unsere Datenschutzhinweise.

Lesen Sie mehr über das Blog.

Letzte Kommentare

  1. Kult-Auto /8: Zurück zur Wiege

    Gerd Huissel: Ich lese immer wieder gerne über klassische Fahrzeuge. Der W115 ist mir...

  2. Kult-Auto /8: Zurück zur Wiege

    LINDEL;MICHAEL: Ein toller Bericht. So sehen wir , auch einmal worin unseren...

  3. Time to say goodbye – Mach’s gut, Mercedes-Benz Strich 8

    Andreas Glatz: Ach Alexandra ....., hättest Du ihn doch hier angeboten ! Dann hätte...

  4. Kult-Auto /8: Zurück zur Wiege

    Schreck: Ein sehr schöner Bericht, der /8 war eines der ersten Autos...

  5. Kult-Auto /8: Zurück zur Wiege

    Speck: Warum müssen die Kommentare zu den Bildern auf Englisch sein ?