Augmented Reality (oder kurz AR) bezieht sich auf die computerbasierte Erweiterung der Realitätswahrnehmung. Im Allgemeinen können diese zusätzlichen Informationen jedes der menschlichen Sinnesorgane erweitern. Derzeit jedoch die meiste Zeit die Erweiterung der visuellen Informationen verstanden wird, dass durch Überlagerung zusätzliche Informationen zur Verfügung gestellt. Ein bekanntes Beispiel ist bei Fußballübertragungen die Überlagerung von Kreisen, Linien und Distanzmessungen durch Freistöße für den Fernsehzuschauer.

Reality

Reale Darstellung von Objekten und Personen in Echtzeit.

Augmented Reality (AR)

Reale Darstellung mit zusätzlichen Informationen zum Beispiel mit Smartphones oder AR-Brillen wie Microsoft HoloLens.

Augmented Virtuality (AV)

Virtuelle Räume mit angezeigten realen Objekten und Personen, zum Beispiel Ferndiagnose eines defekten Flugzeugs, fahren über eine VR-Brille und überlagerte Bilddaten des physikalisch weit entfernten realen Triebwerks.

Virtual Reality (VR)

Virtuelle Räume mit virtuellen Objekten und virtuellen Personen.

Augmented Reality und Augmented Virtuality werden auch Mixed Reality genannt, da sie sowohl reale als auch virtuelle Elemente enthalten.

Augmented Reality und Augmented Virtuality sind Zukunftstechnologien, aber bereits heute kommen sie erfolgreich in allen Bereichen des beruflichen und privaten Anwendungsbereichs zum Einsatz. Im Folgenden möchten wir Ihnen einige Beispiele für Mixed-Reality-Lösungen aus unterschiedlichen Geschäftsfeldern und Anwendungen vorstellen.

Industrie und Produktion

Im Zeitalter von „Industrie 4.0“ ermöglicht der Einsatz von Augmented Reality (AR) die Arbeit mit beiden Händen, während der Arbeiter mit allen Informationen versorgt wird, die notwendig sind, um seine Aufgabe über ein „Augmented Reality Display“ zu erfüllen.

Computerorganisierte automatische Produktion

Computerisierte Maschinen sind mit mehreren Leiterplatten ausgestattet. In der industriellen Produktion vor Ort kann die Steuerung und Reparatur fehlerhafter Leiterplatten durch den Einsatz von Augmented Reality-Technologie erheblich optimiert und beschleunigt werden. Die defekte Platine wird gescannt und durch einen QR-Code identifiziert. Die vom System gemeldete digitale Fehlermeldung wird an die Augmented Reality App übertragen. Dann bekommt der Techniker die Platine mit den fehlerhaften Bereichen, die auch als Röntgenbild angezeigt werden, und kann die Reparatur durchführen, indem er den angezeigten Anweisungen folgt. Zusätzlich kann ein Spezialist die Reparatur per Video-Chat unterstützen.

Computerisierte Fertigung

In Sequenzen einer Produktion, in der Arbeiter noch manuell arbeiten müssen, kann eine Augmented Reality App millimetergenaue Überlagerungen für den nächsten Schritt eines Verfahrens anzeigen, Fehlplatzierungen verhindern und somit Verschwendung vermeiden.

selbstfahrend

Die gesamte Wertschöpfungskette der Automobilindustrie, kurz „Automotive“ genannt, profitiert von den vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten von Virtual Reality und Augmented Reality. Sie sind ein weiterer Meilenstein auf dem Weg der Automatisierungsindustrie in die digitale Zukunft. In der Entwicklung ist es oft nicht mehr notwendig, teure Prototypen zu produzieren. Die Modelle werden digital in einer virtuellen Welt gestaltet und die einzelnen Komponenten über eine Augmented Reality App verbunden und optimiert. Kurz nachdem das virtuelle Gesamtbild alle Anforderungen erfüllt, startet die teure Produktion eines Prototyps. Auf diese Weise spart die Nutzung einer Augmented Reality App viel Zeit und Geld im Entwicklungsprozess.

Logistik und Lagerung

Augmented Reality bietet innovative Lösungen speziell für den Picking-Typ „Pick by Vision“. Der Picker erhält wichtige Informationen auf seiner AR-Brille wie z.B. Artikelnummer, Handelsname, zu nehmende Menge, Lagerposition, Lagerregal und vieles mehr. Es gibt bereits Datenbrillen, die mit einem Mini-Scannermodul ausgestattet sind, mit dem Bar- und qr-Codes scannen können und dessen Daten über ein integriertes Wifi-Modul vom Speichermanagementsystem verarbeitet werden können.

Immobilien, Architektur und Innenarchitektur

Von der Architektur-Projektplanung über die Vermarktung einer Immobilie bis hin zum Facility Management – überall gibt es hier viele Anwendungsmöglichkeiten für Augmented-Reality-Lösungen. Im Schwenkprozess eines Architektur- oder Innenarchitekturprojekts können Mehrfamilienhäuser, Firmengebäude und ganze Städte nicht nur als 3D-Modell auf dem Bildschirm gesehen werden, sondern auch in einer AR-Anwendung erlebbar. Während 360-Grad-Wohnungen im Immobilienmarketing immer beliebter werden, weil sie Zeit und Geld sparen, eröffnen sich durch AR-Anwendungen vor allem für solvente Kunden aus dem Ausland ganz neue Möglichkeiten. Durch die Instandhaltung von Gebäudekomplexen ersetzt AR Pläne und Dokumente auf Papier, vereinfacht die Arbeit für Mitarbeiter neu in der Ausbildung und verkürzt die Servicezeit.

Ausstellungen

Die Ausstellungsfläche auf wichtigen Messen ist begrenzt und teuer. Nutzen Sie Ihren Bereich optimal mit einer AR-Anwendung, indem Sie sie mit virtuellen Elementen wie Ihrem Produkt in realer Größe erweitern. Sie sparen auch Transportkosten, indem Sie Ihre Exponate virtuell mitbringen. Im Moment bietet dies einen schönen zusätzlichen Nebeneffekt: Augmented Reality Brilleselbst garantiert Ihnen neugierige Zuschauer, halten Passanten und damit potenzielle Neukunden, die sich Ihres Standes bewusst werden.

Marketing und AR-Print

Bieten Sie potenziellen Neukunden die Möglichkeit, Ihr Produkt oder Ihre Dienstleistung auf eine ganz neue Art und Weise kennen zu lernen und Ihre bestehenden Kunden neu erleben zu lassen. Verbessern Sie Ihre Broschüren mit virtuellen Informationen, die Sie überzeugen können. Jedes Verkaufsargument, das Sie Ihren Kunden mit Augmented Reality näher bringen können und dadurch effektiver werden. Machen Sie Ihre Druckprodukte wie Produktkataloge, Verpackungen, Flyer, Visitenkarten oder Imagebroschüren zu einem Erlebnis mit AR-Print.

Training, Unterricht und Lernen

Mit Augmented Reality können Sie jede Umgebung zu einem Fitnessstudio oder einem Klassenzimmer machen. Über eine Datenbrille erhalten Sie einfache Anleitungen für ein Training, indem Sie z.B. virtuelle Ziele oder Hindernisse in Ihr Sichtfeld überlagern. Zusätzlich können Athleten ihre Statistiken oder ihren Fortschritt sehen. Ähnlich funktioniert der Wissenstransfer mit Augmented Reality. Korrelationen können gut visualisiert und Aufgaben interaktiv bearbeitet, gelöst und verstanden werden. Egal ob Training oder Wissenstransfer: Augmented Reality gibt zusätzliche Motivation.

Handel

Im Handel entfesselt Augmented Reality viel Potenzial. Ein entscheidender Vorteil ist die direkte Verbindung des Verkäufers zu allen Informationen, die an einen Artikel gesendet werden. Auf diese Weise stehen dem Verkäufer alle wichtigen Alleinstellungsmerkmale sofort zur Verfügung. Darüber hinaus können weitere Vorschläge für Interaktionen angezeigt werden – auch in Echtzeit. Darüber hinaus ist es ein positiver Effekt für den Handel, dass Verkauf und Speicherung gut über Datenbrillen oder ähnliche Augmented-Reality-Geräte miteinander verbunden werden können. Dies führt zu schnelleren Prozessen und senkt die Kosten.

Produktivität

Augmented Reality hat ein enormes Potenzial und kann die Effizienz in verschiedenen Abteilungen steigern. Egal ob in der Produktion, Logistik oder im Außendienst, Ihre Mitarbeiter haben über Head-Mounted-Displays (HMD) einen leichteren Zugriff auf Dokumente und Daten, so dass die Ausbildungszeit kürzer ist und die Produktivität Ihres Unternehmens steigt. Augmented Reality vereinfacht die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine und minimiert Fehlerquellen. Bereits 2015 stattete DHL seine Logistiker mit einer Datenbrille aus und steigerte so ihre Produktivität. Viele weitere Anwendungen sind vorstellbar.

Spiele und Gamification

Im Bereich Gaming schafft Augmented Reality eine Verbindung zwischen Spielwelt und Realität. Über Datenbrillen spielen typische Grafiken wie Gegner oder Sammlerstücke in die reale Welt überlagert werden. Der Spieler taucht realistisch in das Spiel ein und hat scheinbar direkten Kontakt zu dem, was im Spiel passiert. Eine zweite Anwendung von Augmented Reality, die ursprünglich von Spielen abstammte, ist Gamification. Dort werden vertraute Inhalte wie Fortschrittsbalken oder Statistiken auf andere Bereiche übertragen – meist die Zeitarbeit.

Tourismus

Tourismus lebt von Träumen. Der Urlaubswunsch ist mit vielen Emotionen verbunden. Aber oft kommt es vor, dass das Urlaubsziel in der Realität ganz anders aussieht als im Katalog. Eine große Enttäuschung. Augmented Reality ist ideal für Tourismus und Urlaubsplanung, da dieses Problem mit VR-Brillen auf elegante Weise vermieden werden kann. Schon bei der Planung Ihres Urlaubs können Sie beim ersten Kontakt mit dem Reiseveranstalter authentische Bilder des Hotels oder Reiseziels sehen. Die innovative Technologie kann Sie frustrierende Erfahrungen leicht vermeiden.

Medizin

In der Medizin hilft Augmented Reality Chirurgen, kleine Zielbereiche zu finden. Deshalb bietet AR jederzeit die richtigen Informationen. Die Datenbrille hebt eine anatomische Zielstruktur in 3D und Echtzeit hervor. Mit kurzen Sprachbefehlen können Sie zwischen 3D- und 2D-Ansicht, zwischen Blutgefäßen, Knochen und anderen Gewebestrukturen springen. Zoomen und andere Modifikationsformen der AR-Visualisierung sind vorstellbar. Darüber hinaus bieten AR-Anwendungen eine ideale Simulation einer Operation.

Produktverbesserung

Industrie 4.0 gepaart mit Augmented Reality hat ein riesiges Potenzial. Je flexibler ein Produkt wird, desto schneller kann ein Unternehmen auf Marktveränderungen reagieren. Augmented Reality eignet sich hervorragend für die Verarbeitung von Rohstoffen, z.B. die thermische Umformung von Textilien. Metalle oder Substanzen können durch Glitzereffekte aufgewertet werden. Es gibt viele weitere Anwendungsmöglichkeiten der Produktaufwertung und -verbesserung wie Industrieroboter. Neben der mechanischen Produktaufwertung und -verbesserung ist auch die digitale Verbesserung von Dienstleistungen vorstellbar. Alle Prozesse steigern die Wertschöpfung und Effizienz in einem Unternehmen.

Indoor- und Outdoor-Navigation

Augmented Reality kann für die Navigation verwendet werden, indem Richtungszeichen und andere Symbole angezeigt werden. Für Fußgänger bieten AR-Stadtführer oder Indoor-Navigations-Apps hilfreiche Orientierung an verwirrenden Orten wie Flughäfen, Einkaufszentren oder Stadien. Viele Automobilhersteller experimentieren bereits mit Head-up-Displays, die den Fahrern den Weg verleiten sollen. Für Filterflugzeuge sind head-up-Displays bereits im Einsatz.

ODG R-7

Die AR-Brille ODG R-7 wird von der amerikanischen Designgruppe Osterhout hergestellt. Die 3D-fähige Brille bietet sowohl VR als auch AR, sieht wie normale Brillen aus und lässt sich leicht montieren und demontieren. Der Tempel beherbergt die Technologie und Sie können seine Position mit den gepolsterten Nasenpolstern anpassen. Der ODG R-7 ist mit magnetischen Stereoanschlüssen ausgestattet, bietet ein 16 bis 9 Sichtfeld und das duale stereoskopische Display ist halbtransparent. Die Verfolgung basiert auf Beschleuniger, Gyroskop, Magnetometer sowie Sensoren für Druck und Feuchtigkeit.

ODG R-8 und ODG R-9

Beide Augmented-Reality-Brillen sind Weiterentwicklungen der ODG R-7. Sie bieten ein breiteres Sichtfeld und eine schnellere Rechenleistung.

Google-Brille

Google-Brillen sind mehr als AR-Brillen: Diese kopfmontierte Wearable (Gerät für mobile Datenverarbeitung) ist ein echter Miniaturcomputer mit optischem Display. Dies ist ein Head-Mounted-Display auf einem Rahmen für Augmented-Reality-Anwendungen. Der Tragende sieht bestimmte Informationen in seinem Sichtfeld und kann diese mit Bildern kombinieren, die von der integrierten Digitalkamera erzeugt werden. Diese Daten können direkt aus dem Internet stammen.

Google – Projekt Aura

Das Projekt aura AR Brille von Google weiterhin mit einigen Fortschritten ihre Arbeit auf Google Glass. Sie sind klein und leicht wie gewöhnliche Korrekturgläser. Die Akkulaufzeit übertrifft die von Google Glass, der Intel-Prozessor arbeitet schneller und das Prisma ist größer. Die Verfolgung funktioniert über Gyroskop und beschleunigten Sensor. Es ist mit einer Kamera, Wifi und Bluetooth ausgestattet. Das Wearable lässt sich ohne externe Steuerung einfach steuern – wie schon standard in der AR-Technologie. Das Projekt war aufgegeben worden.

Epson Moverio BT-200

Halbtransparent und intelligent: Das sind Epsons Multimediabrillen Moverio BT-200. Durch die Unterstützung vieler Anwendungen und HD- und 3D-Inhalte bieten sie einen breiten Zugriff auf die Realität. Dieses Gerät analysiert ständig Bewegungen und die Umgebung. Es ist mit einer integrierten Kamera und einem GPS-System ausgestattet. Sie können intuitiv mit einem Multitouch-Trackpad-Controller navigieren.

Moverio BT-300

Der Moverio BT-300 enthält die moderne, siliziumbasierte OLED-Technologie (Organic Light Emitting Diode) für digitale Displays von Epson. Auf diese Weise schuf Epson die leichteste Multimediabrille mit OLED-Display, die zudem auf dem Markt mit einer noch unübertroffenen Bildqualität erhältlich ist.

Moveiro BT-350

Die hellste transparente Smart-Brille mit Si-OLED-Technologie für kommerzielle Zwecke in den Bereichen Kultur und Unterhaltung.

Apple VRvana Totem

Bereits 2014 präsentierte das Start-up VRvana seine Totem VR Brille mit überzeugendem Inside-Outside und HandTracking. Apple kaufte das Unternehmen im Jahr 2017 und verbesserte die Brille, die Apple VRvana Totem jetzt genannt wird. Es ist in der Lage, AR-Anwendungen korrekt im Raum zu platzieren. Dies wird durch frontseitige, hochauflösende Kameras gemacht, deren Bilder als extrem realistische Hologramme ohne wahrnehmbare Latenz angezeigt werden.

Intel Vaunt

Die AR-Brille Intel Vaunt kommt ohne Display und trägt wie eine normale Brille, daher wirkt sie unauffällig. Die Intel Vaunt AR Brille überträgt Informationen über einen Projektor in der Netzhaut des rechten Auges des Benutzers, eine auffällige Anzeige ist nicht erforderlich. Aber die Brille und der Projektor müssen individuell auf den Benutzer montiert werden. Der Intel Vault wiegt weniger als 50 Gramm. Das Projekt war aufgegeben worden.

CastAR

Die AR-Brille CastAR stammt aus einem spannenden Entwicklungsprojekt, das aufgrund fehlender weiterer Finanzierung leider inzwischen eingestellt wird. Aber die Brille ist immer noch erhältlich. Sie gewichten nur 100 Gramm und projizieren mit zwei Miniprojektoren ein 720p-Bild im Benutzersichtfeld. Es gibt zusätzliche Projektionsmatten für CastAR, die als Spielfeld dienen. Die Verfolgung erfolgt per RFID-Headtracker mit hoher Präzision, mit dem Magic Zauberstab können Sie mit virtuellen Objekten auf der Projektionsmatte interagieren.

Magic Leap und Magic Leap One

Die AR-Brille von Start-up Magic Leap ist schlank und erhält ihre Informationen von einem Mini-Computer, der an einem Bund befestigt ist. Darüber hinaus gehört ein Touchpad-Controller zum System. Mit Magic Leap One ist es möglich, einen Webbrowser in Ihre virtuelle Umgebung zu projizieren und in Augmented Reality können Sie Schaufenster in jeder Größe öffnen, so dass es möglich ist, fernsehen zu können, während Sie in der U-Bahn sind. Die AR-Brille zeigt virtuelle Objekte überraschend realistisch, die Präsentation soll Microsofts HoloLens oder Meta 2 in Bildqualität übertreffen.

Meta Vision und Meta 2

Die AR-Brille Meta 2 von Meta Vision ist ein direkter Konkurrent von Microsofts HoloLens und sie beeindrucken mit ihrer Technologie. Dennoch sind sie deutlich billiger als Microsofts Vorzeigeobjekt. Bisher sind die Meta 2 relativ groß, zwei Riemen helfen, sie zu tragen. Das 90°-Sichtfeld ist größer als die HoloLenses, es hat die Auflösung 2.560 x 1.440 Pixel. Sensoren erkennen die Hand- und Kopfbewegungen des Benutzers. Sie können über Handgesten interagieren.

Microsoft HoloLens

Die AR-Brille Microsoft HoloLens projiziert Hologramme, Informationen und Multimedia-Inhalte in das Benutzersichtfeld. Ihre AR-Darstellung ähnelt ihnen von Terminator-Filmen. Die Brille ist relativ teuer, bietet aber erstklassige 2D- und 3D-Projektionen, die von feurigen Robotern über neue Autos bis hin zu Planeten unseres Sonnensystems reichen. Die Technologie dafür ist im Rahmen eingebaut und macht die Microsoft HoloLens Gewicht 580 Gramm. Ein zusätzliches Kopfband erhöht den Tragekomfort.

Vuzix M100

Die AR-Brille Vuzix M100 war bereits im Herbst 2014 in den USA erhältlich. Sie bieten ein raffiniertes Design und überzeugen Technologie für private und viele kommerzielle Anwendungen. DHL beispielsweise setzt die Vuzix M100 in ihrem Lager ein, die die Produktivität um 25 Prozent gesteigert hat. Die Brille wiegt nur 300 Gramm, ist mit Audioausgang und zwei Mikrofonen ausgestattet und zeigt Augmented Reality auf einem 16 mal 9 Bildschirm an.

Vuzix M300

Der Vuzix M300 bietet verfeinerte Funktionen für kommerzielle Anwendungen, die vom Kundenservice über die Logistik bis hin zu Produktionsaufgaben reichen.

In der Computerprogrammierung ist ein Softwareframework eine Abstraktion, bei der Software, die generische Funktionen bereitstellt, selektiv durch zusätzlichen benutzergeschriebenen Code geändert werden kann, wodurch anwendungsspezifische Software zur Verfügung gestellt wird. Ein Softwareframework bietet eine Standardmethode zum Erstellen und Bereitstellen von Anwendungen. Ein Software-Framework ist eine universelle, wiederverwendbare Softwareumgebung, die bestimmte Funktionen als Teil einer größeren Softwareplattform bereitstellt, um die Entwicklung von Softwareanwendungen, Produkten und Lösungen zu erleichtern. Ein AR-Framework ist die Basis einer AR-Anwendung.

Apple ARKit

Das Apple ARKit ist ein AR-Framework der iOS 11 AR-Plattform, das Informationen und digitale Objekte in die Umgebung einfügen kann. Im Apple ARKit 1.5 unter iOS 11.3 Beta wurden die Funktionen für noch realistischere Benutzererlebnisse weiter verbessert. Unter anderem ist es nun möglich, virtuelle Objekte auf vertikalen Oberflächen zu sehen, dank eines weiteren Verständnisses der Szene. Darüber hinaus kann das Apple ARKit nun unregelmäßige Oberflächen präziser zuordnen.

Google ARCore

wird verwendet, um AR-Apps auf Android zu erstellen. Die drei Schlüsseltechnologien Motion Tracking, Umweltverständnis und Lichtschätzung werden eingesetzt. Viele qualifizierte Android-Smartphones von Android 7.0 (Nougat) können das Google bestimmt die Position des Smartphones, wie es im Raum bewegt, identifiziert wichtige Punkte und erkennt flache Oberflächen. Objekte und andere Informationen können nahtlos in eine reale Umgebung integriert werden.

Basis von Augmented Reality: Werkzeugnutzung

Das vielleicht erste Augmented-Reality-System, wie wir es heute verstehen, wird 1968 von Ivan Sutherland hergestellt. Doch die Grundbegriffe der Augmented Reality (AR) sind deutlich älter: AR bedeutet im Prinzip eine technologisch erweiterte Wahrnehmung der physischen Realität in Echtzeit. Daher liefert ein Tool zusätzliche Informationen. Folglich war ein Stock, um die Tragfähigkeit des Bodens in sumpfigem Gelände zu testen, ein altes Beispiel für real haptische AR.

19. Jahrhundert: Erste technische Visionen

Jule Vernes „The Carpathian Castle“ (1893) präsentierte die erste fiktive AR-Anwendung: Eine lebensechte Projektion (Information) eines Menschen ergänzt seine hörbare Stimme (Wahrnehmung). Weiter eine Kurzgeschichte von Lyman Frank Baum (1901) beschreibt eine Brille mit angezeigten Informationen für beobachtete Menschen.

Realisation in den 60er Jahren: Die andere Bewusstseinserweiterung

1968 Ivan Sutherland zeigte sein echtes optisches AR-System an der Universität von Utah. Es erstellt einfache 3D-Grafiken als Echtzeit-Überlagerung von realen Objekten mit mechanischen Tracking der Benutzer Bewegungen. Als Schnittstelle diente ein Head-Mounted-Display.

Die 90er Jahre: Konzeptbildung, Boeing und Orbit

„Augmented Reality“ wurde Anfang der 90er Jahre zum Konzept: David Mizell und Tom Caudell (beide Boing Company) erweiterten das Sichtfeld um weitere Daten für die nächsten Schritte beim Bau eines Jets. In diesem Jahrzehnt hat die Navigation pro Satellit (GPS, Galileo usw.) und mobile Geräte (Smartphones, Pads und so weiter) die Relevanz von AR erheblich erhöht. 1997 WURDE MARS (mobiles Augmented Reality System, Columbia University, New York) entwickelt: Über GPS werden Daten über mehrere Campusgebäude angezeigt (kopfgetragen). Die Datenanzeige und -berechnung erfolgt über einen Laptop auf der Rückseite.

21st Century: Neue technische Visionen

Ab dem Jahr 2000 stieg die Zahl der AR-Bewerbungen in den Bereichen Unterhaltung (Spiele) und Bildung (z.B. Museen) deutlich an. Bereits im Jahr 2000 wurde am Georgia Institute of Technology ein prototypischer AR-Browser entwickelt: WWW-Information ergänzte das Bild der physischen Umgebung im Head-Mounted-Display dank eines komplexen Trackings. Wikitude diente seit 2008 als AR-Browser auf Smartphones. 2009 bietet das iPhone 3GS AR-relevante Sensoren und eine ausreichende Rechenleistung. Seitdem hat Augmented Reality durch neue Apps und Inhalte immer mehr Mainstream bekommen. Letztlich deuten neue technologische Trends auf die Verschmelzung der menschlichen Wahrnehmung mit der Sensortechnologie des Internets der Dinge hin.