Mit dem fotorealistischen digitalen Zwilling ins Metaverse für Fabriken (Quelle: Framence)
Digitale Zwillinge gehören schon länger nicht mehr zu den unbekannten Größen, sondern haben bis in die Fabriken Einzug gehalten. Stand heute sind sie zu einem festen Bestandteil in der Produktion großer Industrieunternehmen geworden. Auch das Metaverse erlebt immer größere Verbreitung und hat bereits seinen Weg in den Consumer-Bereich gefunden.
"Während die Erstellung herkömmlicher digitaler Zwillinge aufgrund des Einsatzes von Spezialgeräten und notwendigem Fachpersonal naturgemäß eher teuer ist, liegt der Aufwand bei unseren Lösungen bei etwa einem Zehntel der üblicherweise verwendeten Methoden, und die Kosten sind deshalb sehr niedrig", gibt das Unternehmen Framence an. Dabei würde für die Anwendung der Technologie kein Fachpersonal mehr benötigt. "Mitarbeitende können eine einfache Digitalkamera benutzen und im Handumdrehen einen digitalen Zwilling erstellen", so die Experten.
Die Methode im Detail
Die Aufnahme der Bildpanoramen erfolgt mit handelsüblichen Digitalkameras, vorzugsweise versehen mit einem Fischauge Objektiv, und von einem Stativ aus. Aufgrund der hohen Tiefenschärfe des Objektivs und der Bildstabilität durch das Stativ ist jeder etwas geübte Mitarbeiter in der Lage, gut verwendbare Bilder zu machen.
In speziellen Situationen können die Panoramen um Videos und um Einzelbilder, auch mit dem Handy aufgenommen, ergänzt werden.
Ein KI-gestütztes Rechenverfahren berechnet für jedes Bild den exakten Aufnahmepunkt und die Aufnahmerichtung. Dieser „Justierungsvorgang“ erfolgt automatisch; die Bilder und Filme müssen dazu auf den entsprechenden Rechner übertragen werden. Neben der exakten Verortung der Bilder entstehen auch eine Vielzahl von 3D-Punkten, die für die spätere Auswertung herangezogen werden können (Tiefenkarte). Die Bildqualität und Bilddichte bestimmen letztlich die Genauigkeit des Modells. Bei einer guten Bildqualität, die sich nach Firmenangaben mit handelsüblichen Digitalkameras problemlos erreichen lässt, wird die Genauigkeit vergleichbar mit Laserscan-Verfahren angegeben. "Durch die Integration von zusätzlichen Detailbildern kann die Genauigkeit beliebig gesteigert werden. Im Gegensatz zu Laserscanverfahren, die mit einem relativ groben Punktraster arbeiten, ist in Framence jedes einzelne Bildpixel räumlich bestimmt. Damit lassen sich Kanten und Konturen von Bauteilen sehr exakt ermitteln", so die Experten.
Nach außen hin stellt sich das Framence-Bildmodell als Kugelpanorama dar. Ein Stitcher fügt Einzelbilder, meist von Fischaugenlinsen, zu einem räumlich wirkenden Gesamtbild zusammen. Dabei werden Bildränder so „zusammengeklebt“, dass sie optisch nicht mehr sichtbar sind. Allerdings verschieben sich bei dieser Methode die Pixel, und das Bildmodell ist nicht mehr maßhaltig.
"Das Framence-Panoramamodell ist im Gegensatz dazu absolut maßhaltig, da wir mit eigenentwickelten Algorithmen die einzelnen Bilder zu einer Szene zusammenfügen. Damit kann das unser Bildmodell für viele Anwendungen auch echte 3D-konstruierte Modelle ersetzen. Sollten für Planungsaufgaben 3D-Volumen- oder -Flächenmodelle benötigt werden, lassen sich diese einfach aus den Framence-Bildmodellen ableiten", so die Experten. Neben der räumlichen Verortung wird jedes Bild in eine „Zeitachse“ eingefügt. Durch Bewegung auf diese Zeitachse (Datum) lassen sich ältere Situationen jederzeit visualisieren und vergleichen. Die Bildmodelle sind die grundlegende visuelle Komponente auf der hybriden Datenplattform von Framence.
"Jedes Element auf dieser Plattform ist so im Raum verortet, wie jedes Objekt in der Realität seine räumliche Anordnung hat. Durch die Kombination der aus der Realität stammenden Bildwelt mit der virtuellen Datenwelt entsteht ein fotorealistischer Digitaler Zwilling, der einen neuartigen, visuellen Zugang zu Daten erlaubt", wird weiter berichtet.
Der Kundennutzen
Als Nutzen gegeben die Experten an: "Da der fotorealistische digitale Zwilling als ,Metaverse für Fabriken' jederzeit zur Verfügung steht, sind auch weniger Vor-Ort-Besuche erforderlich. Dadurch können Reisekosten und Reisezeit eingespart werden."
Die Möglichkeit, Informationen aus bestehenden Systemen wie Instandhaltung, Zustandsüberwachung und Energiedatenmanagement im Bild direkt anzuzeigen, macht den fotorealistischen digitalen Zwilling zu einem Single Point of Data Access. Darüber hinaus integriert Framence AR-Funktionalität in die Software, um technische Remote-Dienste zu unterstützen und den digitalen Zwilling in den Unternehmen noch weiter zum Leben zu erwecken.
"Unsere Technologie ermöglicht es Kunden, immer auf dem neuesten Stand zu sein und den weitreichenden Blick über die Fabrik zu haben - ganz gleich, wo immer sie sich auch befinden. Sie müssen nicht mehr vor Ort in ihrer Fabrik sein. Der fotorealistische digitale Zwilling ist ,unser Metaverse' für Fabriken, und die Einsatzmöglichkeiten sind endlos", sagt CEO Adrian Merkel.
Aus seiner Sicht kratzen die meisten Unternehmen gerade erst an der Oberfläche des Metaverse. "Aber man benötigt nur einen kurzen Moment, um zu erkennen, welches Potenzial wirklich in fotorealistischen digitalen Zwillingen steckt, und um sich leicht vorstellen zu können, was alles in naher Zukunft noch möglich sein wird", ist man bei Framence überzeugt.