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Computer IT Software

CONTROL 2019 – Fraunhofer IGD: Qualitätscheck mit Augmented Reality

Fraunhofer IGD entwickelt schnellen Soll-Ist-Abgleich für Industrie-Bauteile auf CAD-Basis

CONTROL 2019 - Fraunhofer IGD: Qualitätscheck mit Augmented Reality

System signalisiert Abweichung in den Verarbeitungsschritten für direktes Eingreifen. (Bildquelle: © Fraunhofer IGD)

Automatisierte, Computer-Vision-gestützte Systeme objektivieren die Qualitätskontrolle in der Automobilproduktion. Das Fraunhofer IGD präsentiert auf der Messe CONTROL ein Verfahren, das den IST-Bauzustand erfasst und mit dem SOLL-Bauzustand laut CAD-Daten abgleicht – in Echtzeit.

Wenn ein Bauteil aus mehreren Komponenten zusammengesetzt wird, ist ein millimetergenaues Arbeiten für die Qualität des Endproduktes entscheidend. Die fertigende Industrie wie die Automobilindustrie bedarf einer verlässlichen Qualitätskontrolle, die sich dennoch nahtlos in den Fertigungsprozess eingliedert. Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD hat gemeinsam mit der Daimler AG, der TIGRIS Elektronik GmbH und der Ensenso GmbH im Rahmen des Projektes Scrutinize3D ein vollautomatisches System zur optischen Qualitätssicherung im Fahrzeugbau entwickelt. Ziel war die Etablierung einer Methodik, die vollautomatisiert eine Qualitätskontrolle für zusammengesetzte Bauteile an der Produktionslinie durchführt. Das Projekt wurde Anfang 2019 abgeschlossen und das System ist nun einsatzbereit – im Automobilbau oder anderen Bereichen der fertigenden Industrie.

Live-Abgleich mit CAD-Daten
Konkret sieht das folgendermaßen aus: An einer Produktionslinie werden Kameras fest verbaut. Diese nehmen die von Robotern oder Arbeitern zusammengebauten Teile auf. Das Produktionskontrollsystem prüft mithilfe der vom Fraunhofer IGD integrierten Algorithmen, ob alle Bestandteile vorhanden sind, ob die richtigen Teile verbaut wurden und ob alle für den nächsten Verarbeitungsschritt korrekt positioniert sind. Erkennt das System eine Abweichung, stoppt es das Band und signalisiert den Werkern die Notwendigkeit zum Eingreifen. Der entscheidende Vorteil gegenüber vergleichbarer und am Markt etablierter Systeme: Es findet ein Live-Abgleich mit den CAD-Daten, also den ursprünglichen Konstruktionsdaten, statt. Das macht den Qualitätscheck nicht nur besonders genau, sondern auch schnell. Alternative Lösungen arbeiten auf Basis von Referenzbildern, das heißt, dass Kamera und System viele Hundert Beispielbilder brauchen, um Abweichungen von der Norm zu erkennen. Das bedeutet ein langwieriges Anlernen, das jedes Mal wiederholt werden muss, wenn sich die Produktvariante oder einzelne Bauteile ändern. Auch hier zeigt das Fraunhofer-System seine Stärken: Ändern sich Fahrzeugkomponenten und damit die Anforderungen an die Qualitätsprüfung, greift es einfach auf eine andere CAD-Datenbasis zu. Damit ist es sehr flexibel und schnell in neuen Situationen einsatzbereit. Die synchronisierten Kameras, welche die Bauteile erfassen, werden für das Messeexponat im Augmented-Reality-Prüftisch verbaut, um die Qualitätskontrolle und den SOLL-IST-Abgleich zu unterstützen.

Qualitätssicherung to-go dank AR
Auf der Messe präsentiert das Fraunhofer-Team ebenso seine Entwicklung anhand der mobilen Prüfvariante. Ein Prüfteil wird von der Kamera eines Tablets erfasst und in Echtzeit mit den CAD-Daten abgeglichen. Mittels Augmented Reality (AR) werden nun die fehlerhaft verbauten oder fehlenden Bestandteile visualisiert. Das ermöglicht eine Qualitätsprüfung auch außerhalb des Werkes – bei bereits ausgelieferten Kundenproduktionen oder Zulieferern. Der Messe-Showcase mit Kameraprüftisch und Tablet demonstriert außerdem, dass das Prüfsystem flexibel funktioniert und an alle Gegebenheiten anpassbar ist – von der mobilen Tablet-Kamera bis zu 3D-Prüfkamerasystemen an der Produktionslinie.

Weiterführende Informationen:

www.igd.fraunhofer.de/kompetenzen/technologien/virtual-augmented-reality
www.igd.fraunhofer.de/veranstaltungen/control-2019
www.igd.fraunhofer.de/trends/produktion-industrie-40

Fraunhofer IGD auf der CONTROL 2019 – Stuttgart, 07.-10. Mai 2019
– Gemeinschaftsstand Fraunhofer Vision
– Halle 6, Stand 6301

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

Kontakt
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Daniela Welling
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
+49 6151 155-146
presse@igd.fraunhofer.de
https://www.igd.fraunhofer.de

Computer IT Software

3D-Drucktechnologie von Fraunhofer überzeugt Animationsstudio LAIKA

Cuttlefish Software erweckt „Mister Link“ zum Leben

3D-Drucktechnologie von Fraunhofer überzeugt Animationsstudio LAIKA

Stop-Motion-Animation: 24 Bilder = 1 Sekunde Film, dafür wird die Figur in kleinen Schritten bewegt. (Bildquelle: (© LAIKA))

LAIKA“s neuester Stop-Motion-Film „Mister Link“ setzte bei der Produktion der Figuren auf den 3D-Druckertreiber Cuttlefish des Fraunhofer IGD. Das Ergebnis ist jetzt im Kino zu sehen.

Am 12. April feiert der neue Animationsfilm von LAIKA Premiere, Ende Mai kommt „Mister Link“ in die deutschen Kinos. Der fünfte Stop-Motion-Film des Animationsstudios nutzte bei der Produktion erstmals den 3D-Druckertreiber Cuttlefish des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD, um zigtausend minimal unterschiedliche Gesichtsausdrucke ein und derselben Figur auszudrucken. Die größte Herausforderung bestand darin, dass jeder einzelne Farbton eines Ausdrucks genau dem vorausgegangenen entsprechen musste. LAIKA entschied sich wegen der überzeugenden Farbkonsistenz für den Einsatz der patentierten Fraunhofer-Technologie Cuttlefish.

Präziser 3D-Druck haucht Stop-Motion-Figuren Leben ein

Bei der Stop-Motion-Animation werden aufwendig produzierte Figuren in kleinen Schritten bewegt. Nach jeder dieser Veränderungen werden Fotos gemacht, sodass die einzelnen Standbilder zu einem kompletten Kinofilm zusammengefasst werden können. Durch die Reihung der Standbilder in schneller Folge entsteht die Illusion von Bewegung. So wird aus jeweils 24 Bildern eine Sekunde Film. Um die Mimik der Figuren zu animieren, produzierte LAIKA für „Mister Link“ über 106.000 hochdetaillierte farbige Gesichter im 3D-Druck auf einem Maschinenpark von Stratasys-J750-3D-Druckern, angesteuert durch den 3D-Druckertreiber Cuttlefish. Brian McLean, der 2017 für den Oscar® für die besten visuellen Effekte bei „Kubo – der tapfere Samurai“ nominiert war, ist Director of Rapid Prototype und verfügt über umfassende Erfahrung beim Einsatz von 3D-Druckern in Stop-Motion-Filmen. Im Jahr 2016 erhielt er den Scientific-and-Engineering- Oscar® (Academy Plaque) für seine Pionierarbeit beim Einsatz von 3D-Druck in Stop-Motion-Animationen. „Wir verwenden 3D-Drucker in Stop-Motion-Produktionen seit „Coraline“, dem ersten Film von LAIKA“, erzählt Brian McLean. „Für unsere aktuelle Produktion „Mister Link“ haben wir die Technologien des Fraunhofer IGD eingesetzt, weil sie eine einzigartige Farbkonsistenz und geometrische Genauigkeit ermöglichen. Durch die Kombination der Cuttlefish-Software mit der Stratasys-J750-Hardware konnten wir die komplexesten farbigen 3D-Drucke erstellen, die je produziert wurden.“

Cuttlefish ermöglicht akkuraten 3D-Druck von farbig-transluzenten Objekten

Cuttlefish ist ein voxelbasierter universeller Druckertreiber, unterstützt also verschiedene 3D-Drucktechnologien. Er ermöglicht es, mit vielen Druckmaterialien gleichzeitig zu arbeiten, die Geometrie, die Farben sowie die feinen Farbübergänge des Originals exakt wiederzugeben und den Ausdruck auf dem Bildschirm vorab zu simulieren. Auch Transluzenzen, also partiell oder komplett durchsichtige Materialien, können gedruckt werden. Die Lichtstreuung eines Objekts und die Veränderung von Farbe und Oberflächenstrukturen je nach Lichteinfall werden berücksichtigt. Ein derart realitätsgetreuer 3D-Druck kommt nicht nur in der Filmindustrie zur Anwendung, sondern auch in anderen Bereichen, wie Medizin, Automobilbau oder im Kulturerbebereich. Er ist ein immer wichtiger werdendes Fertigungsverfahren zur Herstellung von Prototypen, Produkten oder Replikaten. Mit dem steigenden Funktionsumfang von 3D-Druckern, beispielsweise der Anzahl der eingesetzten Druckmaterialien, steigen auch die Anforderungen an die eingesetzte Ansteuerungssoftware in der additiven Fertigung. Die akkurate Positionierung der Materialien, um sowohl geometrische als auch optische Eigenschaften korrekt wiederzugeben, stellt aufgrund der immensen Datenmengen eine Herausforderung dar. Cuttlefish ist streamingfähig, das heißt, dass lediglich die gerade für den Druck benötigten Informationen berechnet werden. So wird der Speicherverbrauch minimiert und der Druck auch für sehr komplexe und große 3D Modelle startet binnen Sekunden.

Weiterführende Informationen:

www.igd.fraunhofer.de/kompetenzen/technologien/3d-druck
www.cuttlefish.de
www.igd.fraunhofer.de/presse/jahresberichte/2018/unser-filmstar-aus-darmstadt-der-3d-druckertreiber-cuttlefish

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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Wirtschaft Handel Maschinenbau

Hannover Messe 2019 – Fraunhofer IGD: Digital unterstützte Arbeitswelten

Hannover Messe 2019 - Fraunhofer IGD: Digital unterstützte Arbeitswelten

Data@Hand erkennt & analysiert mittels KI Abweichungen vom Normalbetrieb einer Maschine.

Auf der Hannover Messe 2019 präsentiert das Fraunhofer IGD seine IT-Lösungen für die digitalisierte Industrie. An zwei Messeständen demonstriert das führende Forschungsinstitut für Visual Computing intelligente Datenanalysen, interaktive Simulationslösungen und AR-Anwendungen für die Baubranche.

Industrial Intelligence optimiert Betriebszustände
Mit Data@Hand stellt das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD auf der Hannover Messe ein KI-basiertes Informations- und Datenwerkzeug zur Optimierung der industriellen Prozesskette vor. Auf Basis maschinellen Lernens werden Daten schneller ausgewertet und Anomalien früher erkannt. Durch Anbindung an die Cloud und den Einsatz künstlicher Intelligenz können Abweichungen vom Normalbetrieb einer Anlage erkannt werden, ohne dass an genau dieser Anlage das Muster jemals aufgetreten ist. Das System entwickelt sich ständig weiter, erkennt selbstlernend Normalzustand und Abweichungen und ermöglicht damit eine Reaktion auch auf vorher noch nie da gewesene Betriebszustände. Die automatisierte Analyse kann nicht nur über eine leistungsfähige serverbasierte Plattform erfolgen, sondern auch auf mobilen Kleinstsystemen direkt an der Maschine. Auf der Messe zeigt ein Demonstrationsbeispiel, wie aus einer reinen Datensammlung durch die intelligente Analyse und die Visualisierung kritischer Zustände ein echter Mehrwert generiert wird. Mit den gewonnenen Daten können Problemfälle nicht nur ursächlich analysiert, sondern auch Störungen vorhergesagt werden.

Interaktive Simulation beschleunigt Konstruktionsprozess
Mit RISTRA (Rapid Interactive Structural Analysis) stellt das Fraunhofer IGD einen GPU-Strukturmechaniklöser vor, der die Bauteilsimulation beschleunigt und den Konstruktionsprozess optimiert. Ausgangspunkt ist die Vision, die computergestützte Konstruktion eines Bauteils und parallel dessen Stabilität durch Simulation in einem Arbeitsgang durchzuführen. Direktes Feedback führt zu einem intuitiven Arbeitsstil und besseren Ergebnissen, nicht nur bezüglich der benötigten Entwicklungszeit, sondern auch der Qualität des Designs, da viele Iterationen auf dem Weg zum Optimum möglich werden. Im Rahmen eines Vergleichstests konnte RISTRA ein Modell mit mehr als 1,3 Millionen finiten Elementen mehr als 80-mal schneller als eine kommerzielle Simulationssoftware berechnen. Das Softwaretool kann Design- und Engineering-Prozesse durch die Verlagerung aller Simulationsberechnungen auf die Grafikkarte deutlich beschleunigen. Die Auswirkungen vorgegebener Lastfälle auf die Struktur eines Bauteils werden nahezu in Echtzeit in Falschfarben visualisiert. Eine erste Lizenzierung findet durch die Meshparts GmbH statt.

Einheitliche Softwarestandards unterstützen vernetzte Bauvorhaben
Um eine durchgängig digitale Projektbearbeitung bei Planung, Ausführung und Betrieb von Bauwerken zu unterstützen, entwickelt das Projekt BIMSWARM eine Plattform zur Vernetzung unterschiedlicher Anwendungen, Dienste und Inhalte. Die einfache Auswahl und Kombination verschiedener Softwaretools für wechselnde Projektgemeinschaften, wie sie vor allem im Baubereich häufig vorkommen, steht dabei im Vordergrund. Die Plattform schlägt geeignete Tools je nach Sachlage vor und hilft so, abweichende Softwarestandards innerhalb eines Geschäftsverbundes zu vermeiden. Das Fraunhofer IGD implementiert seine Visualisierungs- und Trackingdienste auf Basis der Fraunhofer-Technologie instant3Dhub in die Plattform. Damit können große Datenmodelle in extrem kurzer Zeit aufbereitet und verarbeitet werden – das ermöglicht einen Live-Abgleich der Realität mit dem CAD-Modell eines Gebäudes und eröffnet verschiedene Möglichkeiten. Bauherren können Baufortschrittsdokumentationen als Soll-Ist-Abgleich ad hoc erstellen, bewerten und mit allen Beteiligten kommunizieren. Ein geplantes Ticketsystem liefert Installateuren konkrete Handlungsanweisungen für haustechnische Anlagen und dokumentiert transparent den Arbeitsfortschritt. Der Einsatz von Augmented Reality (AR) in verschiedenen Bauphasen von der Planung bis zur Wartung wird durch die Komprimierungs- und Visualisierungsleistung des Fraunhofer IGD unkompliziert möglich z.B. auf dem Tablet. Das Förderprojekt BIMSWARM ist Teil des Technologieprogramms „Smart Service Welt II“, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wird.

Weiterführende Informationen:

www.igd.fraunhofer.de/veranstaltungen/hannover-messe-2019
– www.igd.fraunhofer.de/presse/aktuelles/datahand-mit-ki-prozesse-verschiedensten-anwendungsbereichen-optimieren
www.igd.fraunhofer.de/presse/aktuelles/simulation-der-konstruktion-neu-definiert
– www.igd.fraunhofer.de/presse/aktuelles/bauen-40-digital-vernetzt-und-zertifiziert

Fraunhofer IGD auf der Hannover Messe / 01.-05. April 2019:
– Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft: Halle 6, Stand A30
– Stand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie: Halle 2, Stand C28

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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Wissenschaft Technik Umwelt

Hannover Messe 2019: Bauen 4.0 – digital, vernetzt und zertifiziert

Im Rahmen des Projektes BIMSWARM präsentiert Fraunhofer IGD seine neuesten Lösungen für Datenvisualisierung und AR-Anwendungen für die Baubranche.

Hannover Messe 2019: Bauen 4.0 - digital, vernetzt und zertifiziert

BIMSWARM: Große Datenmodelle aufbereiten & verarbeiten – Live-Abgleich von Realität und CAD-Modell (Bildquelle: (@ Fraunhofer IGD))

BIMSWARM macht es sich seit April 2018 zur Aufgabe, die durchgängig digitale Projektbearbeitung bei Planung, Ausführung und Betrieb von Bauwerken zu unterstützen. Ziel ist die Entwicklung einer Plattform zur einfachen Vernetzung unterschiedlicher Anwendungen, Dienste und Inhalte auf Basis offener Standards. Wichtig dabei ist die einfache Auswahl und Kombination verschiedener Softwaretools für einmalige Geschäftsverbünde, wie sie vor allem im Baubereich häufig vorkommen. Als einer von acht Projektpartnern zeichnet das Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD für die Implementierung seiner Visualisierungsdienste verantwortlich.

Mit BIM-Ticketsystem Kommunikationsprozesse optimieren

Der Begriff BIM (Building Information Modeling) steht für eine softwarebasierte Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden. BIM findet Anwendung sowohl bei der Bauplanung als auch beim Facility Management. Ausgangspunkt ist das Gebäude als virtuelles Modell – hier setzen die Lösungen des Fraunhofer IGD an. Die Visualisierungs- und Trackingleistungen der Fraunhofer-Technologie instant3Dhub werden weiterentwickelt und als Basisdienst im Hintergrund eingebunden. Als zertifizierter Bestandteil von BIMSWARM können damit große Datenmodelle aufbereitet und verarbeitet werden – das ermöglicht einen Live-Abgleich der Realität mit dem CAD-Modell des Gebäudes. Bauherren können Baufortschrittsdokumentationen als Soll-Ist-Abgleich ad hoc erstellen und bewerten. Über ein Ticketsystem kann das Ergebnis mit allen Beteiligten kommuniziert werden.

Auf der Hannover Messe präsentiert das Fraunhofer-Team zusammen mit den anderen Projektpartnern auf dem Messestand des Bundeswirtschaftsministeriums das Ticketsystem am Beispiel eines typischen Wartungsfalles aus dem Facility Management. Nach Übernahme eines entsprechenden Tickets erhält ein Installateur die konkreten Handlungsanweisungen für eine ihm bisher gegebenenfalls unbekannte haustechnische Anlage und kann sofort tätig werden. Auch die Erledigung der Arbeit wird im Ticketsystem dokumentiert und umgehend können die nächsten Schritte geplant werden.

Die Einbindung der instant3dhub-Technologie unterstützt außerdem Bauprojekte in verschiedenen Bauphasen von der Planung bis zur Wartung mittels Augmented Reality (AR). Ein Tiefensensor erfasst den realen Bauzustand, die daraus entstehende Punktwolke wird als sensorische Rekonstruktion mit den CAD-Daten des Planungsmodells abgeglichen. Ohne die Komprimierungs- und Visualisierungsleistung im Hintergrund wären diese Daten deutlich zu umfangreich für eine anwenderfreundliche Bedienung z.B. auf dem Tablet.

Teilhabe am Markt durch Softwarestandards

Gerade in der Baubranche schließen sich Unternehmen für die Planung und die Errichtung von Bauwerken in wechselnden Projektgemeinschaften zusammen. Voneinander abweichende Softwarestandards erschweren die projektspezifische Zusammenarbeit und Daten müssen vom einen zum anderen Tool aufwendig konvertiert werden. Gleichzeitig gibt es eine Fülle an IT-Lösungen am Markt und Bauherren stehen vor der Herausforderung, sich für die besten Anwendungen für den konkreten Fall entscheiden zu müssen. BIMSWARM stellt nicht nur unterschiedliche Werkzeuge zur Verfügung, sondern ermittelt auch je nach Sachlage, welche der Kunde auswählen und kombinieren sollte. Alle eingebundenen Tools sind zertifiziert, miteinander kombinierbar und erfüllen die aktuellsten fachlichen und gesetzlichen Auflagen. Durch offene und Web-basierte Schnittstellen wird sichergestellt, dass einzelne Komponenten in bestehende Systeme bzw. Cloud-Lösungen verschiedener Hersteller übernommen werden können. Davon profitieren insbesondere mittelständische Unternehmen, die bestehende IT-Lösungen leicht mit neuen Produkten kombinieren können. Ohne eigene finanzielle oder personelle Ressourcen, um eigene digitale Lösungen zu entwickeln, sparen kleine und mittlere Unternehmen durch die BIMSWARM-Angebote Kosten und erhalten eine erleichterte Teilnahme am sich verändernden Markt.

Das Förderprojekt BIMSWARM ist Teil des Technologieprogramms Smart Service Welt II, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wird. Ziel zum Projektabschluss in zwei Jahren ist eine einsatzbereite Plattform, die den Kunden Softwarelösungen anwendungsfertig präsentiert, einschließlich der Fraunhofer IGD-Technologien.

Weiterführende Informationen:
www.igd.fraunhofer.de/veranstaltungen/hannover-messe-2019
www.igd.fraunhofer.de/projekte/instant3dhub
www.bimswarm.de

Fraunhofer IGD auf der Hannover Messe / 01.-05. April 2019:
– Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft: Halle 6, Stand A30
– Stand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie: Halle 2, Stand C28

Über Smart Service Welt II:
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert mit dem Technologieprogramm „Smart Service Welt II“ 18 Projekte mit rund 50 Millionen Euro, die neue Anwendungsbereiche für intelligente Dienste erschließen sollen. Ein Schwerpunkt liegt dabei in der Digitalisierung von Anwendungsbereichen in ländlichen Regionen und Kleinstädten. Deren spezifische Chancen und Herausforderungen müssen aufgegriffen werden, um mit Hilfe digitaler Technologien auf den Erhalt gleichwertiger Lebensverhältnisse verglichen mit städtischen Möglichkeiten hinzuwirken. Zusätzlich werden durch begleitende Forschungsmaßnahmen Fragen und Herausforderungen hinsichtlich der Themen Recht,Geschäftsmodelle, Interoperabilität und IT-Sicherheit erörtert.

Institutsprofil Fraunhofer IGD:
Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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Medizin Gesundheit Wellness

DMEA 2019 – Fraunhofer IGD: Intelligenter Stuhl fördert gesundes Sitzen

Fraunhofer IGD auf der DMEA 2019: Halle 2.2, Stand E 109

DMEA 2019 - Fraunhofer IGD: Intelligenter Stuhl fördert gesundes Sitzen

Möbel mit kapazitiven Sensoren tragen zur Gesundheitsüberwachung bei. (Bildquelle: (© Fraunhofer IGD))

Möbel mit Sensoren, die auch ohne Berührung Bewegungen registrieren, können zur Gesundheitsüberwachung beitragen. Das Fraunhofer IGD präsentiert auf der Gesundheitsmesse DMEA einen intelligenten Stuhl mit kapazitiver Sensorik.

Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD stellt auf der Gesundheitsmesse DMEA in Berlin einen intelligenten Stuhl vor, der Sitzpositionen und Bewegungen erkennt und Handlungsempfehlungen an den PC, das Smartphone oder eine Smartwatch senden kann. Wer einen Großteil seines Arbeitstages sitzend verbringt, wird auf eine rückenschonende Sitzposition hingewiesen oder an ein kurzes Aufstehen zwischendurch erinnert. Dafür wurde ein handelsüblicher Bürostuhl unter der Sitzfläche und in Rücken- und Armlehnen mit kapazitiven Sensoren ausgestattet. Der entscheidende Vorteil gegenüber Drucksensoren: auch ohne direkte Berührung messen sie die Position und Bewegung des Menschen.

Intelligenter Stuhl überwacht Gesundheitsübungen

Relevanz hat eine Positionserkennung am Arbeitsplatz nicht nur bei der Prävention, um Rückenschmerzen durch langes oder falsches Sitzen vorzubeugen. Nach einer OP können Patientinnen und Patienten gezielte Übungen zur Nachsorge verordnet bekommen. Durch Anbindung an eine App werden sie nicht nur an die Einhaltung ihrer Übungen erinnert, sondern bekommen auch direkt Feedback darüber, ob sie die Übungen korrekt ausgeführt haben. Für dieses Übungstracking wird mittels maschinellem Lernen eine Vielzahl möglicher Bewegungsabläufe im Vorfeld angelernt und der Nutzer wählt die ihm verordneten Übungen sowie die Dauer und Häufigkeit aus. Stuhl und App werden zu persönlichen Gesundheitsassistenten und können auch Medizinern wertvolle Daten zur Überwachung der Nachsorge liefern. Auf der Messe werden die Funktionen an einer eigenen App demonstriert. Die Einbindung an bestehende Gesundheits- und Fitness-Apps ist grundsätzlich ebenfalls möglich.

Wie funktionieren kapazitive Sensoren?

Die kapazitive Sensorik nutzt die allgegenwärtige Präsenz elektrischer Ladung aus. In der Umgebung entstehen schwache elektrische Felder, deren Änderungen die Sensoren messen können. Weil der menschliche Körper zum größten Teil aus ionisiertem Wasser besteht, wirkt er wie eine Seite der elektrischen Kapazität, die direkte Umgebung, etwa die Stuhllehne, wie die andere Seite. Bei Annäherung an die Stuhllehne ändert sich die elektrische Kapazität dieses Feldes. Auch wenn der Rücken die Lehne nicht berührt, wird seine Position erkannt und in die Auswertung und Handlungsempfehlungen mit einbezogen. Da der eigentliche Sensor und die Elektrode als Messeinheit voneinander getrennt werden können, ist die Sensorik leicht zu verbauen und zudem günstig zu erwerben. Die kapazitiven Sensoren lassen sich unauffällig in Alltagsumgebungen integrieren, können unter Stoff versteckt oder in Möbel bereits bei der Produktion oder nachträglich integriert werden. Das macht sie zu einem wichtigen Bestandteil aktueller Smart-Living-Konzepte. Die Anwendungsfelder sind vielfältig – der intelligente Stuhl ist nur ein Szenario, das beispielhaft veranschaulicht, was kapazitive Sensorik im Smart Home- und Gesundheitsbereich ermöglichen kann. Das Fraunhofer IGD ist für weitere angewandte Forschung auf der Suche nach interessierten Industriepartnern, z.B. aus dem Möbelbau, um den Einsatz kapazitiver Sensorik weiter voranzubringen.

Fraunhofer IGD auf der DMEA 2019 (ehemals conhIT):

– Berlin, 9.-11. April 2019
– Halle 2.2, Stand E 109

Weitere Informationen unter: https://www.igd.fraunhofer.de

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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https://www.igd.fraunhofer.de

Wirtschaft Handel Maschinenbau

Hannover Messe 2019 – Fraunhofer IGD: Simulation in der Konstruktion – neu definiert

Hannover Messe 2019 - Fraunhofer IGD: Simulation in der Konstruktion - neu definiert

Im Falschfarbenmodell zeigt die Simulation Schwachstellen in der Konstruktion. (Bildquelle: @Fraunhofer IGD)

Wie wäre es, anstatt 60 Minuten nur 45 Sekunden auf ein Simulationsergebnis warten zu müssen? Das Fraunhofer IGD stellt auf der Hannover Messe mit RISTRA einen GPU-Strukturmechaniklöser vor, der die Bauteilsimulation beschleunigt und den Konstruktionsprozess optimiert.

Die Anforderungen an Konstruktionsergebnisse werden immer komplexer. Neben Sicherstellung der Bauteilfunktion wird in Zeiten additiver Fertigung auch die Frage des Materialeinsatzes immer relevanter. Auf dem Weg zum Optimum werden verschiedenste Parameter nur um Bruchteile verändert. Nach jedem Schritt die Auswirkungen strukturmechanischer Änderungen auf einen Blick erkennen zu können, bleibt mit aktuellen Softwarelösungen im Simulationsbereich oft ein Wunschdenken.

Bereits 2018 stellte das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD in einer vorläufigen Version seinen Strukturmechaniklöser RISTRA (Rapid Interactive Structural Analysis) vor, der durch die Verlagerung der Simulationsberechnungen auf die Grafikkarte die Simulationszeit maßgeblich komprimiert. In seinem Update 2019, das vom Softwareanbieter Meshparts lizensiert wird, liefert RISTRA noch schnellere Ergebnisse. Auf der Hannover Messe können Besucher am Fraunhofer-Gemeinschaftstand live beobachten, wie RISTRA den hochdimensionalen Parameterraum eines parametrisierten Bauteils exploriert, das Bauteil in Echtzeit simuliert und evaluiert. Sie erhalten einen Eindruck, wie das Softwaretool Design- und Engineering-Prozesse beschleunigen und als Basis zur Bauteiloptimierung dienen kann.

Die Entscheidung, RISTRA als elementaren Bestandteil ihrer Simulationssoftware zu lizensieren, fiel der Meshparts GmbH nicht schwer. Der Ansatz des Fraunhofer IGD überzeugt durch ein extrem schnelles Lösungsverhalten und die Präzision der Ergebnisse. Wir sind begeistert von den Möglichkeiten, die sich unseren Anwendern mit der interaktiven Simulation bieten. Das Fraunhofer IGD wird uns als Partner zur Seite stehen, wenn es darum geht, die neue Lösung benutzerfreundlich zu implementieren. Wir sind stolz, dass wir die Ersten sind, die interaktive Simulation mit dieser Performance auf den Markt bringen, so Timo Ziegler, Geschäftsführer Vertrieb.

Technologiesprung für den Konstruktionsprozess
Hinter der Entwicklung von RISTRA stand die Vision, die computergestützte Konstruktion eines Bauteils und parallel dessen Stabilität durch Simulation in einem Arbeitsgang durchzuführen und damit einen direkten, intuitiven Arbeitsstil zu ermöglichen. Die Folge sind bessere Ergebnisse, nicht nur bezüglich der benötigten Entwicklungszeit, sondern auch der Qualität des Designs.

In der neuen Version 2019 gelang es den Entwicklern, alle Simulationsberechnungen auf die GPU zu verlagern. Die Operationen zur Generierung des linearen Gleichungssystems – etliche Millionen Gleichungen bilden je nach Komplexität der Konstruktion keine Ausnahme – wurden dabei speziell für die Bearbeitung mit dem Grafikprozessor optimiert. Durch das Ausnutzen der massiv-parallelen Berechnungspotenziale handelsüblicher, kostengünstiger Grafikarten werden die Auswirkungen vorgegebener Lastfälle auf die Struktur des Bauteils nahezu in Echtzeit in Falschfarben visualisiert. Im Rahmen eines Vergleichstests konnte RISTRA ein Modell mit mehr als 1,3 Millionen finiten Elementen mehr als 80-mal schneller als eine kommerzielle Simulationssoftware berechnen.

Weiterführende Informationen:

www.igd.fraunhofer.de/veranstaltungen/hannover-messe-2019
www.igd.fraunhofer.de/presse/aktuelles/simulation-der-neuesten-generation
www.igd.fraunhofer.de/kompetenzen/technologien/interaktive-simulation

Fraunhofer IGD auf der Hannover Messe 2019:
– Gemeinschaftsstand Fraunhofer-Gesellschaft: Halle 6, Stand A30
– Stand Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Halle 2, Stand C28

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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Medizin Gesundheit Wellness

DMEA 2019 – Künstliche Intelligenz als medizinische Entscheidungshilfe

Gesundheitsdaten vernetzen, analysieren und für Vorhersagen nutzen

DMEA 2019 - Künstliche Intelligenz als medizinische Entscheidungshilfe

Mit KI-basierten Anwendungen Gesundheitsdaten besser verstehen und nutzen. (Bildquelle: © Fraunhofer IGD)

Intelligente Algorithmen unterstützen Ärzte im Hintergrund – zeitsparend, objektiv und ohne zusätzlichen Bedienaufwand. Automatisierte Anomalieerkennung, intelligente Kohortenanlyse und virtuelle Biopsie – das Fraunhofer IGD präsentiert seine KI-basierten Lösungen für die Gesundheitsbranche auf der Medizinmesse DMEA im April.

Die Stärke der künstlichen Intelligenz (KI) liegt darin, Muster in komplexen, schwer überschaubaren Datenmengen zu entdecken und gesundheitsbezogene Vorhersagen zu treffen. In der Industrie bereits als Predictive Maintenance etabliert, hält die Anomalieerkennung nun auch in der Medizin Einzug. Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD stellt auf der Gesundheitsmesse DMEA Anfang April in Berlin Data@Hand, ein cloudbasiertes Analysetool vor, das in Gesundheits- und Prozessdaten mittels KI Abweichungen vom Idealzustand untersucht.

Anomalieerkennung dank selbstlernender Algorithmen
Machine-Learning-Modelle werden darauf trainiert, den gesunden Zustand eines Menschen zu erfassen. Patientendaten werden dabei in Echtzeit verarbeitet. Am Beispiel der Vitaldatenaufzeichnung einer Smartwatch analysiert Data@Hand die Datenströme und leitet diese mitsamt den erkannten Anomalien an die visuelle Assistenzanwendung weiter. Ärztinnen und Ärzte werden damit auf die besonders auffälligen Werte hingewiesen und können ihre medizinische Diagnose auf einer leicht zugänglichen Datenbasis treffen. Die Wissenschaftler des Fraunhofer IGD zeigen, wie aus einer reinen Datensammlung durch die intelligente Analyse mit Data@Hand und der Visualisierung kritischer Zustände ein echter Mehrwert generiert wird. Erkenntnisse aus dem Predictive-Analytics-Ansatz finden direkte Anwendung auf Behandlungspläne und Prognosen für Behandlungserfolge. Data@Hand arbeitet dabei in der Cloud komplett im Hintergrund und erfordert von den Anwendern keine Bedienkompetenz oder das Einarbeiten in ein neues System. Als Referenzimplementierung arbeitet es vorgelagert zu vorhandenen Schnittstellen oder visuellen Systemen wie dem Fraunhofer IGD-eigenen Health@Hand.

Medizinische Erkenntnisse durch Kohortenanalysen
Die datenbasierte Medizin bezieht eine wachsende Menge an Informationen über Krankheitsverläufe und Patienten in die Entscheidungsfindung mit ein. Je mehr Vergleichsdaten unterschiedlicher Patienten und Krankheitsfälle zur Verfügung stehen, umso genauer kann die Analyse eines einzelnen Falls stattfinden – auf dieser Grundannahme basiert die visuelle Kohortenanalyse, eine weitere Technologie des Fraunhofer IGD, die auf der DMEA präsentiert wird. Das Softwaretool fasst Daten von Menschen mit ähnlichen Krankheitsbildern, -verläufen oder Eigenschaften wie Alter oder Geschlecht zu speziellen Kohorten zusammen. Diese untersucht es auf signifikante Zusammenhänge und identifiziert klinisch relevante Hypothesen unter Einbindung von KI – im Hintergrund ablaufend und in Sekundenschnelle.

KI ermöglicht virtuelle Biopsien
Auch bei der Auswertung medizinischer Bilddaten kann künstliche Intelligenz unterstützen. Dreidimensionale Bilddaten wie MRT oder CT geben Auskunft über Gestalt und Lage von Körperstrukturen und Tumoren. Die manuelle Auswertung der Bilder ist extrem aufwendig und zeitintensiv. Eine spezielle Software aus dem Fraunhofer IGD unterstützt Mediziner bei der Analyse und erstellt darüber hinaus automatisiert eine virtuelle Biopsie. Dafür lokalisiert und markiert das Softwaretool den Tumor, stellt ihn dreidimensional dar und analysiert die Daten. Die Bilder liefern damit Informationen, die man sonst nur über eine Biopsie gewinnen könnte.

Digitales Patientenmodell
Damit die Vorteile von KI und ihrer Auswertungen voll genutzt werden, ist die Bündelung aller vorliegenden Informationen eines Patienten unabdingbar. Ende 2018 startete ein Fraunhofer-Leitprojekt unter der Koordination des Fraunhofer IGD mit dem Ziel, ein ganzheitliches digitales Patientenmodell zu schaffen. Dieses fokussiert sowohl auf die Verbesserung für die Behandlung von Einzelpersonen als auch auf einen intelligenteren Einsatz von Gesundheitsausgaben. Vision der Forschenden ist, medizinische Daten entlang der gesamten Behandlungskette von der Vorsorge über Diagnose und Therapie bis hin zur Nachsorge mit einem Klick zur Verfügung zu stellen. Wichtiger Forschungsaspekt bei dem Leitprojekt, bei dem sieben Forschungsinstitute ihre wissenschaftliche Exzellenz und interdisziplinäre Kompetenz einbringen, ist die Entwicklung neuer Methoden des Maschinellen Lernens.

Fraunhofer IGD auf der DMEA (ehemals conhIT)
– Berlin, 9.-11. April 2019
– Halle 2.2, Stand E 109

Weiterführende Informationen:

www.igd.fraunhofer.de/veranstaltungen/dmea-2019-ehemals-conhit
www.igd.fraunhofer.de/institut/mission-vision/vision/individuelle-gesundheit
www.igd.fraunhofer.de/projekte/med2icin

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

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Wissenschaft Technik Umwelt

„Frag dich!“ – Auftakt zur 54. Wettbewerbsrunde von „Jugend forscht“

Am 21. Februar 2019 im Fraunhofer IGD in Darmstadt

"Frag dich!" - Auftakt zur 54. Wettbewerbsrunde von "Jugend forscht"

Jugend forscht – Frag dich!. Such selbst nach den Antworten auf Deine Frage und zeig, was Du kannst.

Kinder und Jugendliche aus Südhessen, mit Interesse an den verschiedenen MINT-Fächern, präsentieren auch im Jahr 2019 ihre kreativen und innovativen Forschungsprojekte beim „Jugend forscht“ Regionalwettbewerb Hessen-Süd am 21. Februar im Fraunhofer IGD in Darmstadt.

Wer mitmachen will, muss kein zweiter Einstein sein, aber leidenschaftlich gerne forschen, erfinden und experimentieren. Jungforscher sollen ermuntert werden, die Herausforderung anzunehmen und selbst ein eigenes Forschungsprojekt zu erarbeiten. Passend dazu lautet das diesjährige Motto des Regionalwettbewerbs Jugend forscht „Frag dich!“. Hab den Mut und frag Dich! Such selbst nach den Antworten auf Deine Fragen und zeig, was Du kannst. Denn das macht Spaß und bringt Dich weiter.

Schon zwölf Jahre in Folge unterschützen die Darmstädter Fraunhofer Institute für Graphische Datenverarbeitung IGD, für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und für Sichere Informationstechnologie SIT den Nachwuchswettbewerb. Wie die Jahre zuvor wird die Veranstaltung auch dieses Jahr im Fraunhofer IGD stattfinden und von Dr. Paul Schlöder, Lehrer für Biologie und Chemie an der Dreieichschule in Langen, sowie Stefan Daun, Qualitätsmanager am Fraunhofer IGD, geführt. Zur Feierstunde hält Darmstadts Oberbürgermeister Jochen Partsch ein Grußwort. Darauf folgt ein Impulsvortrag von Christoph Kröll, Mitarbeiter der ATG Europe for ESA – European Space Agency.

Die Teilnehmer des Regionalwettbewerbs Hessen-Süd treten in den beiden Sparten „Jugend forscht“ (15 bis 21 Jahre) und „Schüler experimentieren“ (4. Klasse bis 14 Jahre) an. Dieses Jahr nehmen 73 Schülerinnen und Schüler teil, die 35 unterschiedliche Projekte präsentieren. Die jungen Forscher wetteifern in den Fachgebieten Arbeitswelt, Biologie, Chemie, Geo- und Raumwissenschaften, Mathematik/Informatik, Physik und Technik um die Anerkennung ihrer Projekte.

„Schülerwettbewerbe wie Jugend forscht spielen bei der künftigen Ausgestaltung der MINT-Bildung (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) in Deutschland eine wichtige Rolle. Im Rahmen eines stringenten, aufeinander abgestimmten MINT-Fördersystems entlang der gesamten Bildungskette sind sie ein zentraler Baustein“, sagt Dr. Sven Baszio, Geschäftsführender Vorstand der Stiftung Jugend forscht e. V.

Der Wettbewerb findet bundesweit auf drei Ebenen statt. In der ersten Runde, den Regionalwettbewerben, qualifizieren sich die Siegerinnen und Sieger für den jeweiligen Landeswettbewerb. Wer an den kreativen Ideen der Jungforscher interessiert ist, ist zur öffentlichen Präsentation am 21. Februar 2019 ab 14.00 Uhr in den Räumlichkeiten des Fraunhofer IGD herzlich eingeladen. Die Besten aus den jeweiligen Bundesländern dürfen sich in der letzten Ausscheidungsrunde, dem Bundeswettbewerb, mit den übrigen Landessiegern messen.

Programm:

– 14.00 – 15.30 Uhr öffentliche Präsentation der Projekte
– 15.30 – 16.00 Uhr Empfang zur Feierstunde
– 16.00 – 18.00 Uhr Feierstunde mit Siegerehrung
– 18.00 Uhr Ausklang

Weitere Informationen finden Sie unter www.jugend-forscht-hessen-sued.de

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

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Computer IT Software

Fraunhofer IGD: Augmented Reality as a Service

Für industrielle Anwendungen von Augmented Reality werden Visualisierungs- und Trackingtechnologien direkt mit den CAD-Systemen verknüpft.

Fraunhofer IGD: Augmented Reality as a Service

Bild (M): Intuitiver Zugriff auf Produktdaten des Digital Twin dank Augmented Reality. (Bildquelle: @ Fraunhofer IGD, Siemens AG)

Mit den neusten Versionen von instant3Dhub und VisionLib können Augmented-Reality-Anwendungen in der Cloud („Software as a Service“) ausgeführt werden. Eine aufwendige und oft manuelle Reduktion der CAD-Daten entfällt, wodurch das volle Potential der nativen Daten ausgeschöpft werden kann. Die Forscher des Fraunhofer IGD ermöglichen somit den routinemäßigen Einsatz von Augmented Reality im Kontext „Industrie 4.0“ oder „Digital Twin“.

(Darmstadt, 05.02.2019) Zwei grundlegende Kerntechnologien des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD gehen künftig Hand in Hand. Durch die Integration der interaktiven 3D-Visualisierungs-Plattform instant3Dhub und der AR-Tracking-Technologie VisionLib wird es erstmals ermöglicht, AR-Anwendungen in einer „Software as a Service“-Infrastruktur auszuführen, um rechenaufwendige Algorithmen in der Cloud auszuführen. Die CAD-Daten bleiben ausschließlich in der Infrastruktur des Industrieunternehmens gespeichert, während nur die für die aktuelle Visualisierung relevanten Daten in Echtzeit auf die Mobilgeräte (z.B. Smartphone, Datenbrille) übertragen werden.

Mit instant3Dhub stellt das Fraunhofer IGD eine Plattform bereit, mit der die Visualisierung von 3D-Modellen auf Basis originärer CAD-Daten beschleunigt wird. Auf Grundlage der Plattform können immense Datenmengen unabhängig des verwendeten Geräts – AR-Brille, Tablet oder Smartphone – automatisch und schnell visualisiert werden.

Neu ist die Integration der VisionLib, einer AR-Tracking-Bibliothek, lizenziert durch eine Ausgründung des Fraunhofer IGD. Bereits jetzt ist sie ein leistungsfähiges Tool, um Objekte in 3D zu erfassen und für die AR-Visualisierung vorzubereiten. Das Tracking, also die exakte Positionsbestimmung von Objekten im Kamerabild, ist die entscheidende Grundlage für AR-Anwendungen, da nur so Zusatzinformationen und überlagerte Informationen exakt eingeblendet werden können. Eine genaue Positionierung dieser Informationen in Relation zu dem im Kamerabild sichtbaren Objekt ist essentiell, wenn es z.B. darum geht, Schweißpunkte auf einen Gegenstand zu projizieren. Die Technologie des modellbasierten Trackings arbeitet – im Gegensatz zu anderen Ansätzen am Markt – direkt auf Basis der originären CAD-Datenbestände der Kunden, welche auch für die Visualisierung der 3D-Modelle genutzt werden. Eine aufwendige und interaktive Reduktion der Daten durch IT-Experten, wodurch häufig wertvolle semantische Zusatzinformationen verloren gehen, ist somit nicht nötig.

Augmented Reality auch in der Industrie anzuwenden, ist längst keine Zukunftsmusik mehr. Von der Fertigung über die Qualitätssicherung bis zur Wartung und Reparatur liegt ein enormes Potenzial zur Prozessoptimierung in industriellen AR-Anwendungen. Diese durch die gemeinsame Verwendung von instant3Dhub und VisionLib entstehenden Vorteile erprobt die Siemens AG bereits im Bereich der elektrischen Antriebstechnik. Die Antriebssysteme werden kundenspezifisch gefertigt, hinter jedem Antrieb steht entsprechend ein individueller CAD-Datensatz, der Digitale Zwilling mit sämtlichen Produktspezifikationen. Während des gesamten Produktlebenszyklus werden bei Siemens zukünftig AR-Technologien zum Einsatz kommen. So auch bei der Qualitätssicherung, wie beispielsweise der Prüfung, ob ein gefertigtes Bauteil auch mit dem CAD-Entwurf übereinstimmt. „Mit instant3Dhub können wir sicherstellen, dass die AR-Anwendungen während der gesamten Prozesskette auf das eine, kundenspezifische CAD-Modell zugreifen können“, so Dr. Christian Mundo, Digital Officer der Business Unit Large Drives bei der Siemens AG. „Der Vorteil liegt klar auf der Hand. Der Abgleich verläuft cloudbasiert und automatisiert. Instant3Dhub gibt uns die Möglichkeit, Objekte einfach zu erkennen, Metadaten können durchgehend zu dem entsprechenden Modell genutzt und eingeblendet werden. Die Fraunhofer-Technologie ist ein zentraler Bestandteil unserer AR-Anwendungen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten liegen bei der Schulung unserer Service-Ingenieure oder dem Kundenservice vor Ort beispielsweise zur schnellen Erkennung eines defekten Bauteils.“

Auf ihrer neuesten Innovation ruhen sich die Forscher allerdings nicht aus – derzeit wird an der Datentransformation zur Vorbereitung für den 3D-Druck direkt aus der Anwendung heraus, beispielsweise für benötigte Ersatzteile, gearbeitet. Die Einrichtung größerer Kollaborationsmöglichkeiten, durch die mehrere Endgeräte an derselben AR-Session teilnehmen können, soll Fernwartungsszenarios erleichtern. Eine weitere Vision für die Zukunft ist die Integration einer Erkennung vorher unbekannter Objekte unter Einbindung von künstlicher Intelligenz.

Weiterführende Informationen:

https://www.igd.fraunhofer.de/projekte/instant3dhub
https://instant3dhub.org/
https://www.igd.fraunhofer.de/kompetenzen/technologien/virtual-augmented-reality

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

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Wirtschaft Handel Maschinenbau

Seed-Runde für Visometry – stabiles Tracking für industrielle AR-Lösungen mit VisionLib

Seed-Runde für Visometry - stabiles Tracking für industrielle AR-Lösungen mit VisionLib

Tracking erlaubt es, die Position von Objekten in einem Kamerabild exakt zu bestimmen. (Bildquelle: © Fraunhofer IGD)

Die Fraunhofer-Gesellschaft und der HTGF beteiligen sich am AR Start-up Visometry GmbH, einer Ausgründung des Fraunhofer IGD. Mit ihrer VisionLib-Engine bietet das Startup seit 2017 ein in der Industrie bereits erprobtes AR-Tracking an. Das Software Development Kit führt native CAD und 3D-Daten in einem automatisierten Workflow mit Bildverarbeitung zusammen. Mit der Seedfinanzierung will das Startup die Funktionalitäten der Basistechnologie erweitern und die Einsatzmöglichkeiten der Software in Form von Branchenlösungen erweitern.

Model Tracking als Schlüsseltechnologie – nicht nur für klassische AR-Anwendungen
Die am Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD entwickelte und seit 2017 durch die Visometry GmbH kommerzialisierte VisionLib-Engine nutzt sogenannte Model Tracking Verfahren. Seit über 15 Jahren forschen Wissenschaftler am Fraunhofer IGD an AR-Technologien, das innovative Trackingverfahren ist bereits bei zahlreichen Kunden im Einsatz. Das Besondere an der VisionLib ist die verlässliche und stabile Objekterkennung. Der Unterschied zu bereits kommerziell angebotenen Consumer AR-Lösungen ist die direkte Verwendung von nativen CAD Datensätzen für markerloses, modellbasiertes 3D Objekt-Tracking. Damit unterscheidet sich die in Darmstadt entwickelte Software sehr stark von existierender AR-Software. Um digitale Inhalte nahtlos und als Teil der Realität einzublenden, rekonstruieren gängige Computer Vision Verfahren die Umgebung des Nutzers nur grob aus der Situation heraus. Mit der Umgebung selbst oder mit Objekten interagieren die AR-Einblendungen aber nur bedingt. Lichtschwache Umgebungen oder dynamische Szenerien mit viel Bewegung sind im industriellen Umfeld eine Herausforderung für die stabile und präzise Objekterkennung und Verfolgung. „Hieran scheitern die meisten industriellen AR-Anwendungen. Mit unseren Technologien können wir dagegen die Inhalte präzise an die Objekte heranbringen“, erklärt Dr. Harald Wuest, Geschäftsführer der Visometry GmbH.

Hoher Nutzwert in der Industrie 4.0
Diese Technik eröffnet künftig ganz neue Möglichkeiten. Veränderungen am Objekt werden direkt während des Montageprozesses sichtbar, bewegliche Teile, wie Türen und Klappen, werden in Echtzeit verfolgt. Der Kontext wird passgenau erfasst, sodass augmentierte Inhalte während der Bewegung auf die Veränderung reagieren und stabil mitgeführt werden können. „Weil Entwickler von industriellen AR-Anwendungen ein stabiles Tracking auch bei wechselnden Beleuchtungssituationen brauchen, ist die Fraunhofer-Technologie so interessant. VisionLib ist eine universelle Tracking-Lösung die gleichzeitig robust, akkurat und einfach zu integrieren ist“,so Matthias Unbescheiden, Stellvertretender Institutsleiter des Fraunhofer IGD. „Durch die Lizensierung unserer VisionLib-Technologie an die Visometry GmbH garantieren wir dem Markt den direkten Zugang zu unseren Technologien“.

Über Visometry:
Die Visometry GmbH ist ein Start-Up und Fraunhofer Spin-Off, das Augmented Reality Basis-technologien, Services und Speziallösungen anbietet. 2017 aus dem Fraunhofer IGD heraus gegründet, ist das Unternehmen recht jung, mit über 15 Jahren R&D-Hintergrund haben Gründer und Team langjährige Erfahrung in diesen Bereichen. Mit ihrer VisionLib bietet das Unternehmen Augmented Reality Tracking im industriellen Maßstab an: die Engine ermöglicht präzises Multi-Objekt-Tracking in einem automatisierten Workflow von CAD zu AR. Bildverarbeitung und CAD zusammenführen mit Fokus auf AR-Lösungen, die Industrien nach vorne bringen, gehören zum Leitbild des jungen hessischen Unternehmens.

Über Fraunhofer Venture:
Fraunhofer Venture ist eine zentrale Abteilung der Fraunhofer-Gesellschaft und Partner von Gründern, Start-ups, Fraunhofer-Instituten, Industrie und Kapitalgebern. Sie bietet jungen Unternehmen durch den Zugang zu Fraunhofer-Technologien, -Infrastruktur und Know-how mit über 7.000 Patentfamilien die Möglichkeit, sich mit ihren Produkten auf dem Markt schneller und besser zu etablieren.

Das Leistungsspektrum von Fraunhofer Venture umfasst die komplette Betreuung und Beratung von der Idee bis zur Unternehmensgründung, der Unterstützung bei der Finanzierungssuche bis hin zu einem etwaigen Verkauf der Gesellschaft und wird durch verschiedene Förderprogramme und weitere Angebote flankiert.

Weiterführende Informationen finden Sie unter: www.igd.fraunhofer.de/presse/jahresbericht-2017/augmented-reality-der-industrie

Institutsprofil Fraunhofer IGD:
Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

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