Was ist Augmented Reality? Einführung, Möglichkeiten & Zukunftsvisionen

Augmented Reality ist eine großartige Erfindung. Wir von ALEGER sind immer wieder aufs Neue fasziniert von den vielen unterschiedlichen Einsatzgebieten und Möglichkeiten. Unsere Begeisterung wollen wir mit Ihnen teilen: Wie funktioniert Augmented Reality, wo wird sie eingesetzt und warum ist sie die Technologie der Zukunft?

Augmented Reality ist für die Industrie besonders interessant

Was ist Augmented Reality oder AR?

Augmented Reality heißt auf Deutsch “erweiterte Realität” und fügt, wie der Name schon sagt, unserer Realität etwas hinzu. Diese Erweiterungen können Töne sein, selbst Gerüche oder Berührungen – wichtig ist, dass sie künstlich mit Hilfe von Computern erzeugt wurden.

Doch was genau ist Augmented Reality oder AR denn nun? Sicherlich sagt Ihnen die App „Pokémon Go“ etwas. Vielleicht haben Sie ja selbst Kinder und beobachten staunend, wie sich Ihre Sprösslinge zusammen mit anderen an den merkwürdigsten Orten versammeln, nur um gemeinsam auf ihre Smartphones zu starren?

Das beliebte Mobile Game ist eines von vielen Beispielen für Augmented Reality, die unsere visuelle Wahrnehmung erweitert. Wir sehen also nicht nur all die Bäume, Straßen und Häuser um uns herum, sondern – sobald wir dafür ein Display wie unser Handy oder Tablet nutzen – auch weitere Elemente.

Diese können kleine Pokémons sein, genauso wie Informationstafeln in Museen, Preise in Geschäften, Wegbeschreibungen auf Google Maps oder die Markierung historischer Schauplätze bei Stadtrundgängen… Solche Erweiterungen werden bei AR als eine extra Schicht über die Wirklichkeit gelegt.

Virtual und Augmented Reality

Oft wird Augmented Reality zusammen mit Virtual Reality genannt. Weitere Begriffe sind Mixed Reality und Assisted Reality. Verwirrt? Tatsächlich ist es gar nicht so einfach, alles klar voneinander abzugrenzen. Denn wie jede andere innovative und zukunftsweisende Erfindung entwickeln sich auch immersive Technologien stetig weiter.

Virtual Reality oder VR funktioniert zwar ähnlich wie AR, wenn es um die Produktion von entsprechenden Inhalten geht. Doch in der Anwendung unterscheiden sich beide stark: Während wir in AR die reale Welt um uns herum sehen, nur mit zusätzlichen Elementen, ist das Ziel von Virtual Reality die maximale Immersion.

Mit VR-Brillen wird die Außenwelt komplett ausgeblendet und durch eine virtuelle, dreidimensionale und meist auch interaktive Realität ersetzt. So kann man sich ganz dieser neuen Welt hingeben, was Virtual Reality gerade für Spiele und Filme so beliebt macht.

Assisted Reality und Mixed Reality

Sowohl Assisted als auch Mixed Reality sind Formen von Augmented Reality und beziehen die Hardware mit ein. Auch hier sind die Definitionen nicht immer gleich und Sie werden an anderer Stelle eventuell unterschiedliche Erklärungen finden.

Assisted Reality wird überwiegend genannt im Zusammenhang mit Datenbrillen. Informationen erscheinen bei der Assisted Reality so auf einem Display, dass sie einen Prozess oder einen Arbeitsschritt unterstützen – dem Nutzer also bestmöglich assistieren. Hierbei handelt es sich meist um einfache 2D-Grafiken wie Bedienungshinweise für Maschinen oder Routenangaben für eine Autofahrt.

Mixed Reality benötigt hingegen leistungsfähigere Mixed Reality Brille. Denn hier wird die Augmented Reality nicht nur wie eine zusätzliche Ebene über die Realität gelegt, sondern interagiert mit dieser. Das bedeutet, dass ein virtuelles 3D-Objekt, beispielsweise ein Ball, von einem realen Tisch fallen kann oder unsichtbar wird, wenn er hinter das Sofa rollt.

Für solche Darstellungen sind genaue Informationen und ein gewisses Verständnis der Umgebung notwendig. Die AR-Brille scannt dafür den Raum sowie alle Objekte darin und errechnet ein virtuelles, dreidimensionales Abbild als Grundlage für sämtliche Interaktionen.

Augmented Reality mit dem Smartphone in der Industrie

AR-Hardware

Wie oben bereits anklang: Die Ausstattung und Rechenleistung der Hardware entscheidet, welche Arten von erweiterten Darstellungen möglich sind. Denn bei AR Hardware sind die Unterschiede groß – je nachdem, für was Sie AR gerne verwenden möchten.

Tatsächlich lässt sich AR mit sehr vielen Geräten nutzen und ist viel stärker in unserem Alltag angekommen als VR. Am bekanntesten ist sicher die Anwendung auf Smartphones und Tablets: Neben „Pokémon Go“ gibt es unzählige Apps in den Stores, die Augmented Reality-Funktionen anbieten. Lustige Instagram-Filter sind nur ein Beispiel unter vielen. In Industrie und Handel sind AR-Apps auf mobilen Geräten ebenfalls bereits mit Erfolg in Gebrauch.

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Ein Smartphone ist allerdings nicht die einzige AR-Hardware: Auch Glasoberflächen wie Fenster oder Glastüren können zu smarten Displays werden und digitale Inhalte anzeigen. Besonders nützlich in diesem Zusammenhang sind sogenannte Head-up-Displays (HUD), die als Windschutzscheiben in Autos oder im Cockpit von Flugzeugen Verwendung finden. Während der Fahrt oder des Fluges sind so wichtige Informationen immer im Blickfeld.

Direkt auf dem Kopf trägt man hingegen Head-Mounted-Displays (HMD). Das sind Datenbrillen und Augmented Reality-Headsets, auch Mixed Reality-Brillen, AR-Brillen oder Smart Glasses genannt. Hier gibt es einige Besonderheiten, je nachdem wofür und wie die AR-Hardware eingesetzt werden soll.

Smart Glasses

Bevor Sie eine Augmented Reality-Brille kaufen, ist es daher hilfreich die Unterschiede und möglichen Anwendungsszenarien zu kennen. Weil dies so ein großes Thema und der sich ständig weiterentwickelnde Markt noch dazu recht unübersichtlich ist, haben wir den Smart Glasses einen eigenen Artikel gewidmet.

Smart Glasses werden gesteuert über Sprachbefehle, Berührungen der Hardware oder Gesten im Sichtfeld. Grundsätzlich unterscheidet man bei allen Head-Mounted-Displays zwischen 2D- und 3D-fähiger AR-Hardware. Viele Datenbrillen mit 2D-Displays sind monokular, werden also nur über einem Auge getragen. 3D-fähige AR-Brillen sind immer binokular und decken somit beide Augen ab.

Beide Varianten haben ihre Vorteile. Monokulare Smart Glasses wie das HMT-1 von Realwear punkten mit hoher Akkuleistung, robuster Bauweise nach Industriestandards und einfacher Handhabung. Binokulare Smart Glasses kosten mehr und sind nicht ganz so robust wie die monokularen Geräte. Dafür aber haben sie meist mehr Rechenpower und ein weiteres Sichtfeld.

Einige AR-Brillen bieten sogar räumliches Tracking an und können mit Hilfe von Tiefensensoren Raumdaten verarbeiten. Das ist ganz entscheidend, wenn Sie sich mit 3D-Objekten beschäftigen und 3D-CAD-Daten darstellen möchten oder gar im Team mit AR-Inhalten arbeiten. Diese besonders leistungsfähigen Modelle haben auch 3D-Sound integriert, so dass die erweiterte Realität noch realistischer wirkt. Beispiele sind die Hololens 2 von Microsoft oder die Magic Leap.

Hier finden Sie eine Auswahl unserer Topseller Smart Glasses.

Auch andere bekannte Firmen wie Google, Apple, Facebook und Samsung entwickeln oder vertreiben bereits ihre eigenen Smart Glasses, allerdings mit recht unterschiedlicher Ausstattung, anderen Einsatzmöglichkeiten und Zielgruppen.

AR Technologien und ihre Software

AR-Software

Das schönste Gerät ist nichts ohne das passende Innenleben. Der zweite Baustein neben der AR-fähigen Hardware ist die Augmented Reality Software. Nicht immer muss diese maßgeschneidert programmiert werden. Denn auch für professionelle Anwender gibt es bereits eine große Auswahl an Augmented Reality Apps, die verschiedene Bereiche des Arbeitslebens unterstützen – und sofort einsatzbereit sind.

Ganz allgemein gesprochen hat AR-Software die Aufgabe, Informationen über die reale Umgebung, die von den Sensoren der Endgeräte wie Smartphones oder AR-Brillen geliefert werden, aufzubereiten und mit computergenerierten Inhalten zu verbinden. Dies ist beispielsweise die Grundlage dafür, dass ein virtuelles Objekt im Raum fixiert wird, so dass sich der Nutzer um es herum bewegen kann. Auch ist es so möglich, dass mehrere Nutzer gleichzeitig an AR-Inhalten arbeiten. Außerdem lassen sich AR-Erweiterungen passgenau über reale Objekte legen.

Mit Hilfe von Augmented Reality Apps kann ein Schwarz-Weiß-Foto also auf einmal in bunten Farben strahlen, der richtige Knopf auf der Maschine aufleuchten, das gewünschte Tattoo vorab auf dem Arm begutachtet werden oder das neue Haus wie geplant auf der Wiese stehen, noch bevor es gebaut wurde.

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Smart Maintenance und Augmented Reality

Eines der spannendsten Anwendungsfelder für AR ist Smart Maintenance. Im Zeitalter von Industrie 4.0. geht es bei der Instandhaltung längst nicht mehr darum, Probleme zu beseitigen, wenn sie auftreten. Stattdessen sorgen digitale Prozesse und Daten dafür, dass die Kernbereiche Inspektion, Wartung und Instandsetzung aktueller, effizienter und vor allem prädiktiv erfolgen. Sie finden also im besten Falle den Fehler, bevor er zu einem Ausfall führt.

Diese Daten, wie sie sich in entsprechender Software zusammentragen lassen, sind nicht nur auf Displays in Smartphones und anderen Endgeräten darstellbar. Auch Smart Glasses können Informationen wie Aufträge, Bedienelemente und Messdaten anzeigen. Der Nutzer hat die Hände frei beim Arbeiten und behält den Überblick.

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Datenbrille als Fernwartungstool

Ein besonderer Fall ist es, wenn nicht immer alle Mitarbeiter vor Ort sein können. Sei der Grund eine weltweite Pandemie, Reisebeschränkungen oder schlicht hohe Reisekosten: In der Fernwartung ist es mit entsprechender Software nicht mehr nötig, gefragte Experten für Wartungsarbeiten oder zur Problemlösung loszuschicken.

Trägt ein Mitarbeiter vor Ort eine Datenbrille, so kann der Remote-Experte dessen Arbeit live von seinem Büro aus verfolgen. Er sieht, was der Mitarbeiter vor Ort sieht und kann entsprechende Tipps und Anweisungen geben. Mit Augmented Reality und professionellen Fernwartungstools lassen sich Hinweise und Konstruktionspläne im Sichtfeld einblenden oder bestimmte Objekte markieren. So weiß der Mitarbeiter vor Ort sofort, welches der richtige Schalter ist.

Mit Datenbrillen komplexe Aufgaben in der Industrie visualisieren

Augmented Reality: Einsatzgebiete

Grundsätzlich kann man sagen: Es gibt wenig Bereiche, in denen sich Augmented Reality nicht sinnvoll einsetzen ließe. Sowohl im Consumer-Markt als auch im Business-Kontext gibt es bereits jede Menge Beispiele für gelungene AR Anwendungen.

AR-Software-Lösungen sind im Bildungsbereich hilfreich, lassen sich in der Logistik, in der Industrie, im Handel, im Bau- und Immobilienbereich oder im Marketing nutzen. Selbst in der Landwirtschaft wird schon vereinzelt mit AR gearbeitet. Einige Unternehmen wie Automobilhersteller nutzen AR in der Entwicklung und Produktion. Kunst, Literatur und Medien experimentieren ebenfalls mit AR-Anwendungen. Im Folgenden wollen wir einige besonders spannende Use Cases zeigen.

Interessante Beispiele für AR

Beispiele für gelungene Augmented Reality-Anwendungen lassen sich längst in unserem Alltag finden – auch jenseits von AR-Games wie „Pokémon Go“. Das Möbelhaus IKEA bietet mit seiner App „IKEA Place“ beispielsweise eine wunderbare Möglichkeit, Möbel via AR in die eigene Wohnung zu stellen. So kann man schnell und unkompliziert testen, wie ein Sessel sich im Wohnzimmer macht und ob der vorgesehene Platz dafür ausreicht.

Sehr praktisch ist Augmented Reality auch zur Orientierung: In Google Maps lässt sich bei der Routenführung zu Fuß der „Live View“ aktivieren. Die Kamera des Smartphones sucht nun nach auffälligen Umgebungsmarkern, beispielsweise nach einem hohen Haus, und verortet den User so im Stadtbild. Die Wegmarkierung kann dann direkt auf die reale Straße projiziert werden, so dass Verlaufen endgültig der Vergangenheit angehören dürfte.

Zugegeben, der Agrarbereich nutzt AR noch nicht intensiv. Dennoch ist ein Beispiel sehr schön: Denn auch das Herdenmanagement von Milchkühen ist längst digital möglich. Mit der Anwendung „CowControl“, die auf der Hololens AR-Brille läuft, haben Milchbauern wichtige Daten ihrer Kühe wie den Gesundheitsstatus und das Bewegungsverhalten direkt im Stall im Blick.

Nicht immer muss es so praktisch zugehen. Manchmal ist AR auch einfach nur fürs Auge: In der Kunstszene sehr bekannt sind beispielsweise die Arbeiten des französischen Künstlerduos Adrien M. & Claire B. Mit einer App werden Pop-up-Bücher oder Kunstwerke zum Leben erweckt und zeigen interessante visuelle Effekte oder kleine Geschichten in schwarz-weißer Augmented Reality. Ein Prinzip, das übrigens auch mehr und mehr für Kinderbücher eingesetzt wird.

Augmented Reality in der Industrie 4.0

Neben Smart Maintenance mit AR-Unterstützung gibt es weitere interessante Beispiele, wie Augmented Reality sinnvoll für Prozesse der Digitalisierung in der Industrie eingesetzt werden kann. Bereits bei der Planung einer Fabrik lassen sich Anlagen, Produktionsstraßen und Fluchtwege in 3D modellieren und vor Ort in einer Halle mittels AR einblenden. So kann man im Vorfeld testen, wo eine Maschine richtig positioniert ist, ob die Abstände stimmen und ob die Raumplanung insgesamt aufgeht.

Ist einmal alles geplant, ist die Inbetriebnahme von Maschinen und deren Wartung mit Hilfe von Datenbrillen möglich: Wie bei der Fernwartung gibt ein Mitarbeiter seinem Kollegen aus der Ferne über die Software Tipps. So können auch Serviceleistungen, die ein Unternehmen seinen Kunden anbietet, schneller und effizienter im Remote Support erbracht oder zu Trainingszwecken mittels Datenbrille aufgezeichnet und später geübt werden.

Zusätzlich kann AR Nutzen bei der Entwicklung und Produktion bringen, Daten sinnvoll strukturieren und anzeigen und Workflows optimieren. Einige der am häufigsten genannten Begriffe erklären wir hier genauer:

Großen Datenmengen mit Augmented Reality visualisieren

Business Intelligence

Big Data, künstliche Intelligenz, Machine Learning und Prozessoptimierung – nur einige der Schlagworte, die im Zusammenhang mit Business Intelligence genannt werden. Doch gerade große, multi-dimensionale Datenmengen und komplizierte Zusammenhänge sind räumlich dargestellt oft besser verständlich und vor allem aussagekräftiger. Vorbei ist die Zeit der zweidimensionalen Balkendiagramme. Augmented und Virtual Reality helfen hier, große Datenmengen zu visualisieren, sie in den täglichen Arbeitsprozess einzubinden und die Grundlage für erfolgreiche Geschäftsentscheidungen zu legen.

In der Produktion 4.0 sind AR Technologien unverzichtbar

Smart Factory

Auch die digitale Fabrik, die Smart Factory, arbeitet mit jeder Menge Daten. Sämtliche Maschinen, Werkzeuge und Arbeitsschritte sind vernetzt und angeschlossen an Verwaltung, Logistik und Vertrieb. So lassen sich alle Maschinen bestmöglich auslasten, die Produktion langfristig steigern und Änderungen vorab gefahrlos in Simulationen testen. Augmented Reality zeigt auch hier wichtige Informationen in Echtzeit und vor Ort an. Beispielsweise kann ein Mitarbeiter mithilfe von AR Umrüstungen von Maschinenteilen schnell und effizient erledigen und so eine flexiblere Produktion unterschiedlicher Teile gewährleisten.

Smart Building mit erweiterter Realität

Smart Building

Die Lichtanlage, die Heizung, das Lüftungssystem, der Stromanschluss, die Sanitäranlagen oder die Steuerung von Besucherströmen: Es ist Fachpersonal notwendig, um große Gebäude im digitalen Zeitalter gut zu managen. Intelligente Lösungen machen Gebäudetechnik sicherer, deren Planung und Bau einfacher und die Verwaltung kosteneffizienter. Mit AR können beispielsweise Wasserleitungen, Heizschächte und Schaltungen als originalgroße 3D-Modelle angezeigt werden und helfen, Konflikte während des Baus zu vermeiden. Später kann sich der Inspektor oder Servicetechniker Wartungspläne und Checklisten anzeigen lassen sowie mit Hilfe von AR-Indoor Navigation schnell an sein Ziel gelangen.

Prototypen mit Augmented Reality digital visualisieren

Digital Engineering

Auch die Produktion in der Industrie 4.0 lässt sich mit AR vereinfachen: mit Digital Engineering vereinfachen Sie beispielsweise die Produktentwicklung und das Design von Prototypen. Mit Hilfe von Augmented Reality geht dies deutlich schneller und wird beispielsweise bereits bei BMW genutzt. Auch die Qualitätskontrolle lässt sich mit AR optimieren: Legt man die maßstabsgetreuen 3D-Modelle passgenau über bereits produzierte Teile, kann man auf einfache Weise einen Ist-Soll-Vergleich durchführen und Fehler schnell erkennen.

Hier gibt es mehr über die Augmented Reality Anwendungsbereiche in der Industrie.

Augmented Reality in Handel und Verkauf

Gerade im Sales-Bereich sind immersive Technologien wie VR und AR ein echter Gewinn. Während kleine Produkte zu Anschauungszwecken schnell zum Kunden gebracht werden können, ist dies mit sehr großen Produkten wie Flugzeugen oder Maschinenanlagen schwer bis unmöglich. Auch maßgeschneiderte Modelle, die erst noch nach Kundenvorgaben angefertigt werden, lassen sich so vorab demonstrieren.

Jenseits von B2B kann vor allem der Handel enorm von Augmented Reality profitieren – allen voran der Onlinehandel. Mit AR-Technologie und anderen Features wie Gesichtserkennung können Kunden beispielsweise Brillen anprobieren und teuren Schmuck vor dem Kauf virtuell anlegen.

Haben Sie schon Erfahrung mit digitalen Preisschildern? Was wie ein Science-Fiction-Film klingt, bietet riesiges Potenzial für den stationären Einzelhandel. Ladenbesitzer können AR nutzen und ihren Kunden im Geschäft auf dem Smartphone Preise der ausgelegten Ware oder alternative Farbvarianten anzeigen. Via Augmented Reality lässt sich darüber hinaus auch auf Angebote und Empfehlungen hinweisen.

Augmented Reality in der Medizin

Ähnlich wie Gebäudetechniker und Ingenieure dreidimensionale Daten auf Wände und Motoren projizieren können, nutzen Mediziner 3D-Daten für Operationen. Diese lassen sich als AR-Elemente passend zur Anatomie über den Patienten legen und erleichtern so den Zugang zu wichtigen Informationen vor und während einer laufenden OP.

Ein besonders wichtiger Bereich in der Medizin ist die Weiterbildung. In VR- und AR-Trainingsszenarien können knifflige Schritte geübt werden, die im Alltag eher selten auftreten. So lassen sich unwahrscheinliche, aber mögliche Extremsituationen für Studenten und Ärzte simulieren und so oft wiederholen wie nötig. Kommt es dann doch einmal zu so einer Komplikation oder einem Notfall, sitzen die Handgriffe.

Zusammengefasst ist Augmented Reality in nahezu jedem Lebens- und Geschäftsbereich ein Gewinn. In vielen Zusammenhängen wird die Technologie bereits mit Erfolg eingesetzt und trägt zu mehr Effizienz und Sicherheit bei. Und doch ist dies erst der Anfang: Mit präziseren Raumdarstellungen und besserer Rechenkapazität durch Cloud-Computing und anderen Innovationen werden immersive Technologien unser Leben und Arbeiten in naher Zukunft weiter revolutionieren.

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