Forschungsschwerpunkt 3

Gestaltungsprinzipien für die Entwicklung benutzerzentrierter Virtual/Mixed Reality ?Werkzeuge der Virtuellen Produktentstehung

In den frühen der digitale Produktentwicklung werden benutzerfreundliche interaktive Systeme benötigt, mittels derer digitale Protomodelle entworfen, verändert und evaluiert werden können. Im Forschungsschwerpunkt 3 werden hierzu Methoden der Virtuellen Realität (VR) eingesetzt und weiterentwickelt, die einen möglichst direkten, intuitiven und fühlbaren Zugang zum digitalen Produktmodell vermitteln. Eine wichtige Rolle spielen hybride, physisch digitale Protomodelle und Werkzeuge, die es ermöglichen, den digitalen und realen Arbeitsraum ergonomisch zu integrieren. Unterstützt werden insbesondere Interaction Mock-Ups, Produktentwurf und -konstruktion und Rapid Prototyping.

Der Forschungsschwerpunk wird von Prof Dr.-Ing. Rainer Stark betreut.

Derzeit betreuete Stipendiaten/Kollegiaten:

Im FSP 3 betreute studentische Arbeiten finden sie hier.

Visualisierung von Produktdaten in virtueller 3D-Umgebung

Elisabeth Dittrich

1. Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. Stark

2. Betreuer: Prof. Dr. M. Thüring

3. Betreuerin: Prof. Dr. G. Müller-Plath

Produktdaten heutiger mechatronischer Systeme sind enorm komplex, denn verschiedenste Komponenten werden vor der Produktion modelliert und simuliert. Diese Produktmodelle mit allen notwendigen Sichtweisen, Dokumentationen und Softwareanwendungen können unübersichtlich sein und nur mit hohem Zeitaufwand verwendet werden.

Neue Technologien, wie die Virtuelle Realität (VR), könnten Abhilfe schaffen, da der Raum zur Darstellung von Informtionen im Gegensatz zu herkömmlichen Desktopsystemen sehr groß ist.

Die Aufgabe und Frage dieser Arbeit ist es komplexe Produktdaten so zu visualisieren, dass die VR effizient im Arbeitsprozess genutzt werden kann und zeitaufwändige Suche nach Informatioen entfällt. Dafür werden unter anderem Aspekte der visuellen Aufmerksamkeit betrachtet.

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Der Valide Transfer von Virtuellen Mensch-Computer Interaktionen

- Am Beispiel Verschiedener Interaktionen im Fahrercockpit

Diana Reich (Master of Science)

1. Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. Stark

2. Betreuer: Prof. Dr. M. Thüring

In der Automobilindustrie sind verschiedene Strömungen im Bereich der Cockpitentwicklung zu beobachten. Unterschiedliche Cockpitkonzepte erfordern in diesem Zusammenhang meist verschiedene Formen der Interaktion mit den Bedienelementen. Bei führenden Automobilherstellern sind neben Sprachsteuerung, vor allem touch-, drehregel- und gestenbasierte Cockpit-Interfaces im Fokus der Entwicklung.

Aber wie kann der Goldstandard eines innovativen Cockpit-Interfaces und dessen benötigter Interaktionsform definiert und evaluiert werden, um sowohl Fahrsicherheit, als auch Fahrvergnügen zu sichern oder sogar zu steigern?

Um sowohl sicherheitskritische Aspekte (wie Ablenkung, Unaufmerksamkeit, geringes Situationsbewusstsein), als auch ökonomische Aspekte (wie Abwendung der Käufer auf Grund von Unzufriedenheit, Nicht-Akzeptanz) während des Fahrens und der Cockpit-Interaktion zu vermeiden, müssten zentrale Nutzerbedürfnisse bereits im Vorfeld erfasst werden. Im weiteren Entwicklungsprozess sollten die Cockpitkonzepte in verschieden Stadien evaluiert werden.

Durch prospektive Evaluierung der Prototypen lassen sich spätere Servicekosten und Imageschäden reduzieren. Allerdings sind diese bisher ebenfalls mit hohem zeitlichen und finanziellen Aufwand verbunden, vor allem im Falle von Neukonstruktionen. Diese Kosten ließen sich durch den Einsatz virtueller Prototypen, die jederzeit ohne großen Mehraufwand umgestaltet werden können, minimieren.

Ziel dieses Dissertationsprojektes ist die Entwicklung einer validen Methode bzw. Gestaltungsrichtlinie, um Mensch-Computer Interaktionen möglichst früh im Entwicklungsprozess virtuell evaluieren zu können. Dadurch könnten Kosten, die bei der physischen Prototypenentwicklung und -evaluation anfielen, signifikant verringert und Fahrsicherheit und Käuferzufriedenheit gesteigert werden.

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Untersuchung von Gestaltungsvarianten für Mixed-Reality Mock-Ups des Smart Hybrid Prototyping

Dipl.-Ing. (FH) Julian Adenauer

1. Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark
2. Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Rötting

Virtual Reality Methoden werden immer häufiger verwendet, um anhand virtueller Prototypen Aussagen über ergonomische, interaktive und ästhetische Eigenschaften von in der Entwicklung befindlicher Produkte ableiten zu können. Aufgrund der Bedeutung materieller Eigenschaften für das Realitätsempfinden in interaktiven Simulationen werden zunehmend physische Elemente in virtuelle Umgebungen eingebracht, die diese wichtigen Eigenschaften geeignet simulieren sollen. Zwar existieren im Bereich Mixed Reality verschiedene Taxonomien zur Integration physischer und virtueller Komponenten virtueller Szenen, diese wurden bisher jedoch nicht ausreichend in den Bereich der Virtuellen Produktentwicklung übertragen.

Im beschriebenen Dissertationsvorhaben soll das Konzept des Smart Hybrid Prototyping um eine methodische Herangehensweise erweitert werden, eine optimale Funktionsaufteilungen zwischen physischen und virtuellen Anteilen eines hybriden Prototypen zu erreichen. Hierzu sollen Methoden der Computerhaptik, Tangible User Interfaces und Mixed Reality eingesetzt werden. Die Wirksamkeit der Methodik soll empirisch untermauert werden.

Betreute studentische Arbeiten

laufende Arbeiten

abgeschlossene Abschlussarbeiten

Marion Koelle
Augmented Ping Pong - Anbindung einer Physik Engine an eine Augmented Reality Anwendung
Dipl.-Ing. (FH) Julian Adenauer | FSP3