Gastbeitrag | Autoren: Dr. Henry Wojcik, Managing Director | 3D Interaction Technologies GmbH; Dr. Attila Römer | Metirionic GmbH; Dr. Thomas Daffner | Umweltbüro Vogtland GmbH

Das Verheiraten von 3D-Echtzeit-Visualisierung mit physischen Trackingsystemen per Schnittstelle ermöglicht die Veranschaulichung dessen, was sich zu welchem Zeitpunkt an bestimmten Orten befindet oder vollzieht. Der ohnehin erforderliche Abgleich zwischen Trackingwerten und Umgebung wird hier erweitert um die Referenzierung auf Planungsdaten wie 3D-CAD oder 3D-Scans und befördert so die Kongruenz zwischen jenen zahlreichen Dokumenten und „Welten“, die i.d.R. in irgendeiner Weise bereits an diese Planungsdaten gekoppelt sind (Drittinformationen).

Anwendungsfälle in der Praxis dafür sind beispielsweise Fertigungslinien sowie großflächige Betriebe, etwa ein „Digitales Bergwerk“. Überall, wo Dokumentationen, live-Betriebsdaten, und live-Vorgänge „betrachtet“ werden müssen.

Ausschnitt einer charakteristischen Fertigungslinie inkl. Schnittstelle zum Trackingsystem (Akku-Schrauber, Freigabe der Aktion durch Abgleich Position)
© 3D Interaction Technologies GmbH

Digitales Gelände- und Stadtmodell zzgl. Einbindung von großtechnischen Anlagen und Sensoren; Abfrage per OPC/UA Schnittstelle in 3D-Echtzeit; Steuerung möglich; Extrapolation von Drittgrößen (Schnittdarstellungen möglich, ebenso Anzeige von Dokumenten (digitaler Zwilling)
Mit freundlicher Genehmigung durch die Projektpartner LMBV und UBV

Technischer Hintergrund – 3D-Computergrafik

Aus der Spieletechnologie herrührend, ist 3D-Echtzeit-Darstellung heute etabliert, um in einem intuitiven, d. h. dem Bedürfnis des Menschen und der Erfahrung der realen Welt entsprechenden Modus eine Vorstellung komplexer Zusammenhänge zu vermitteln. Bekannte Schlagwörter wie Virtual Reality (VR) oder Augmented Reality (AR) sind Spielarten davon, je nachdem, wo ein Display angebracht ist bzw. genutzt wird.

Wie erkunden wir komplexe Dinge?

Technischer Hintergrund – Herkunft 3D-Modelle

Basis für die 3D-Echtzeit-Visualisierung sind 3D-Planungsdaten, CAD, Digitale Stadt- und Geländemodelle (DGM), 3D-Scans. Der Begriff Echtzeit signalisiert hier, dass die individuell durch den Nutzer gewählte Bildgebung binnen Millisekunden auf dem Endgerät berechnet (gerendert) wird, nicht bereits zuvor, wie bei Bildern und Videos. Die Leistungsfähigkeit von 3D-Engines ist viel höher als die der Simulations- und Konstruktionsprogramme. Das liegt vor allem daran, dass dort nicht parametrische CAD-Daten (mathematische Beschreibung z.B. Radius & Winkel) noch umgerechnet, sondern bereits triangulierte Daten verwendet werden („Polygone“), die ihrerseits effektiv vereinfacht, vor allem in Ihrer Datenmenge reduziert werden können.

Mehrwert durch Kopplung(en)

Der Charme besteht insbesondere darin, diese gekoppelte Lösung zusätzlich mit Datenbankinformationen anzureichern, etwa aus ERP- oder Steuerungs-Systemen, oder aus Building Information Modeling (BIM) –Systemen heraus; und schließlich kontextbezogen nur diejenigen Informationen anzuzeigen, die für eine Position relevant sind. Der Trigger ist hier bilateral: Einerseits wird der vom Nutzer betrachtete Raum eingegrenzt und stufenlos bis in die gewünschte Detailtiefe (ohne Brüche) visualisiert, andererseits sorgt der vom Trackingsystem gelieferte Datensatz der Koordinaten dafür, dass bestimmte Gegenstände und Informationen angezeigt bzw. eingearbeitet werden. Damit wird die Blackbox beseitigt, die reine Tracking Messwerte für den Außenstehenden letztlich aufwerfen.

Anreicherung des 3D-Echtzeit-Modells mit lokal-kontextbezogenen Informationen (Drittinformationen)
© 3D Interaction Technologies GmbH

Digitales Gelände- und Stadtmodell zzgl. Einbindung von großtechnischen Anlagen und Sensoren; Abfrage per OPC/UA Schnittstelle in 3D-Echtzeit; Steuerung möglich; Extrapolation von Drittgrößen (Schnittdarstellungen möglich, ebenso Anzeige von Dokumenten (digitaler Zwilling)
Mit freundlicher Genehmigung durch die Projektpartner LMBV und UBV

Fazit

Das Gesamtverständnis von Projekten und die Vermeidung von Fehlern werden dadurch erhöht. Die Abstimmung zwischen verschiedenen Stakeholdern wird erleichtert. Schadensmeldungen können ebenfalls vereinfacht aufgenommen und bearbeitet werden. Inseln zwischen bestehenden Lösungen und Informationsquellen werden so geschickt verbunden, ohne erstere zu substituieren.