XR Streaming verbindet Tracking-Welt mit Augmented Reality

omlox löst ein Industrieproblem. ISAR ermöglicht die Umsetzung. Der Ortungsstandard omlox und die XR-Streaming-Lösung zielen mit Augmented Reality die Revolution der industriellen Indoor-Navigation an.

Maschinen, Menschen, Werkzeuge, bis hin zu Drohnen und fahrerlosen Transportsystemen. Jede Produktionsstätte besitzt eine unglaubliche Menge an (bewegten) Objekten. Das Asset Tracking wird zur essentiellen Aufgabe. Die unabhängige Organisation PI (PROFIBUS & PROFINET International) hat durch den offenen Ortungsstandard omlox einen weltweiten Industriestandard für Ortungstechnologien eingeführt. Erstmal sind Informationen aller vorhandenen Ortungstechnologien wie UWB, BLE, RFID, 5G oder GPS verwendbar. Darüber hinaus gibt es eine offene Funkschnittstelle in der omlox core-zone, die es jedem Hersteller ermöglicht seine Devices innerhalb der offenen Infrastruktur zu orten. Augmented Reality (AR) soll nun helfen, die gesammelten Positionsdaten in Echtzeit für den Mitarbeiter vor Ort zu visualisieren. Ein Use Case, der aufgrund technologischer Hürden so bis dato nicht möglich war.

Augmented Reality soll Ortungsdaten nutzbar machen

Echtzeit-Ortungsdaten sind die Basis für effizientere Prozesse. Maschinen und Ausrüstung können effektiver eingesetzt sowie Mitarbeiter sicher und schnell durch die Industriehallen geleitet werden. omlox überführt sämtliche Ortungsdaten in ein einheitliches Koordinaten-Referenzsystem. Eine Augmented-Reality-Applikation soll diese nun in Informationen umwandeln und in Echtzeit für den Mitarbeiter sichtbar machen. Soweit die Theorie.

„Die limitierte Rechen- und Grafikleistung von dazu benötigten Smartphones, Tablets oder AR-Brillen stellt hier eine Herausforderung dar. Ebenso muss die Anbindung des mobilen Gerätes an den omlox hub (offene Datendrehscheibe in omlox) realisiert werden“, berichtet Eberhard Wahl, Head of New Business Technology bei Trumpf Werkzeugmaschinen und Leiter des Arbeitskreises omlox Use Cases bei PI. Komplexe Datensätze/3D-Modelle, Datenströme und Koordinatentransformationen seien auf dem mobilen Endgerät nicht sinnvoll abbildbar. 

Ein weiterer Faktor ist das offene infrastrukturbasierte Setup der omlox core-zone. Die Positionsdaten werden auf einem zentralen Server auf Basis der offenen omlox core-zone Infrastruktur berechnet. Diese offene Infrastruktur erlaubt die einfache und sofortige Absolutortung der AR Devices. Zudem behält der Werkleiter in der omlox Architektur die Hoheit über alle Positionsdaten in seinem Werk und kann diese zentral verwalten. Das erleichtert weiterführende Analysen, etwa zur Optimierung räumlicher Prozesse. 

Bei der Verwendung klassischer mobiler AR Hardware aber werden unter anderem Tracking- und Maschinen-Daten lokal auf dem Gerät oder zwangsweise auf einem verbundenen Cloud-Server gespeichert. Ein potentielles Datenschutzproblem und Einfalltor für Hacker. „Die Sicherheit sensibler Ortungsdaten ist ein zentrales Thema für uns, insbesondere wenn mobile Endgeräte ihren Weg in das heimische Büro finden und auch verloren gehen können“, so Wahl.

Technologie-Trend XR Streaming

„Wir haben uns zum Ziel gesetzt, die Tracking-Welt von omlox mit der AR-Welt zu kombinieren. Mit konkreten Benefits für den Endanwender und die Prozessgestaltung“, bestätigt Eberhard Wahl. Um den Use Case inklusive AR-Applikation zu realisieren und die oben genannten Hürden zu überwinden, setzt omlox auf die XR-Streaming-Lösung ISAR. Das von Holo-Light entwickelte Software Development Kit (SDK) ist eine Remote-Rendering-Komponente, womit gesamte AR- und VR-Applikationen gestreamt werden können. Das bedeutet, dass die Rechenleistung nicht mehr vom mobilen Endgerät selbst kommt, sondern potentiell unbegrenzt von einem leistungsstarken lokalen Server oder aus einer ausgewählten Cloud bereitgestellt wird.

Sobald das ISAR SDK in die AR-Anwendung eingebaut ist, muss die App nicht mehr direkt auf einem Endgerät installiert werden. Die AR-App wird stattdessen auf dem leistungsstärkeren Server oder in der Cloud mit Verbindung zum omlox hub installiert und ausgeführt. Eine simple Empfänger-App (Client App) auf dem mobilen Endgerät sendet Daten – Sensordaten für das Raumtracking, Positionsdaten – an den Server mit der eigentlichen AR-Applikation. Dort werden die Daten verarbeitet und der anzuzeigende 3D-Inhalt zurück zur Empfänger-App gesendet. Es entsteht ein Echtzeit-Streaming von AR-Inhalten wie 3D-Maschinen- und Live-Ortungsdaten in einer noch nie dagewesenen Detailtreue und Komplexität.

Die offene omlox core-zone als zentraler Enabler

„Es gibt bereits seit Jahren unzählige Ortungssysteme zur Unterstützung von Ortung im Umfeld von Augmented Reality. Diese sind aber alle proprietär, was die breite Nutzung verhindert“, stellt Alexander Werlberger, Mitgründer und CTO von Holo-Light, fest. Hier eröffne die offene omlox core-zone eine neue Welt für AR: Die vorhandene omlox core-zone Infrastruktur kann von jedem Device genutzt werden. Jeder Hersteller kann auf Basis der standardisierten Schnittstelle eine omlox core-zone Infrastruktur oder ein omlox core-zone Lokalisierungsdevice realisieren. Damit wird die Navigation Indoor so einfach wie die Navigation Outdoor.

Das offene GPS für Outdoor wird durch das offene omlox für Indoor ersetzt. So wie AR beispielsweise im Outdoor Bereich bei modernen PkW die Navigation positionsgerecht einblenden kann, kann AR jetzt auch im Innenbereich Navigationsbefehle positionsgerecht anzeigen. Damit löst omlox für AR zwei zentrale Probleme:

  • Die einfache und offene Absolutortung der Devices im Raum direkt nach dem Anschalten (omlox core-zone)
  • Die Bereitstellung des Contents für die AR-Devices (wo ist was) über den omlox hub

„Damit erschließt omlox neue Anwendungsbereich für AR im Innenraumbereich, die bisher nur über teure proprietäre Lösungen umsetzbar waren“ kommentiert Werlberger. Selbst sich bewegende Objekte (z. B. AGV, Personen, Assets) ließen sich über die omlox hub API in der AR-Applikation einblenden.

Alles läuft über einen zentralen Server

Sämtliche Rechenprozesse wie Content Rendering und Anwendungslogik aus dem omlox-System erfolgen nun dank der XR-Streaming-Technologie ISAR über einen zentralen Server. Durch die zentrale Server-Komponente lässt sich die Tracking- und AR-Welt – etwa die omlox core-zone mit dem Koordinatensystem der HoloLens 2 AR-Brille – performant kombinieren. Der Endanwender bekommt in Echtzeit auf seiner AR-Brille Pfeile, Navigationshinweise, Maschinendaten, Werkzeugpositionen etc. dargestellt. Backendseitig wiederum lässt sich die AR-Applikation über den Server wie das restliche omlox-System steuern und warten. Der agnostische Ansatz für Geräte und Server-Infrastruktur des ISAR SDKs ermöglicht zudem die Einbindung weiterer Endgeräte wie Android und iOS Smartphones, ohne weiteren Entwicklungsaufwand.

„Durch die offene omlox Architektur lassen sich Produkte durchgängig verfolgen. Fügt man eine AR-Komponente hinzu, dann kann auch der Mitarbeiter vor Ort von den Daten profitieren“, erklärt Eberhard Wahl. Arbeiter vor Ort wissen, wo Maschinen positioniert sind, bekommen Statusinformationen eingeblendet und Sicherheitswege visualisiert. Derzeitig verfügbare AR-Indoor-Navigations-Apps sind allerdings häufig zu ungenau und umständlich in der Implementierung und Anwendung. Mit omlox können Anwender Geräte auch innerhalb von Gebäuden ausfindig machen, ähnlich wie es mit GPS im Freien schon möglich ist. Mit dem in die AR-Applikation integrierten XR Streaming SDK ISAR sei das System zudem deutlich stabiler.

„Durch ISAR können wir ein stationär installiertes System mit mobilem Algorithmus kombinieren. Und alles ist zentral steuerbar“, bemerkt Wahl. Gleichzeitig erhöhe das Streaming der kompletten AR-Applikationen die Datensicherheit im IoT. Sämtliche Daten werden lediglich gestreamt und sind nicht auf dem mobilen Endgerät gespeichert. Sie liegen auf dem vom Kunden gewählten Server. „Mit der AR-Applikation definieren wir die Indoor-Navigation neu: kein Anbringen von QR Codes, keine aufwendige Präparierung der Hallen und eine Genauigkeit die deutlich über vergleichbaren Systemen liegt“, so Eberhard Wahl abschließend.

Holo-Light GmbH

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