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Alt 22.11.2004, 06:45     #3
Albert   Albert ist offline
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CE-
Welt am Draht: Drei neue Studios für „Virtual Reality“ im Projekthaus

Das neue Projekthaus der BMW Group ist nicht nur in der realen, sondern auch in der virtuellen Welt eine Generation voraus: Drei der derzeit modernsten Simulationssysteme in der Fahrzeugentwicklung erzeugen Bauteile, Autos und ganze Produktionsstraßen in einer virtuellen Realität (Virtual Reality, kurz VR). Diese Hightech-Ausstattung verschafft den Designern, Entwicklungsingenieuren und Produktionsspezialisten unschätzbare Vorteile, denn die jeweils beste Lösung zur Aufgabenstellung lässt sich so in kurzer Zeit finden. Noch lange bevor der erste Prototyp einer neuen Fahrzeuggeneration gebaut wird, können Aussehen, Konstruktion, Baubarkeit und vieles mehr damit bereits im Cyberspace beurteilt werden – ohne dass bis dahin auch nur ein Stück Material verarbeitet worden ist.

Powerwall mit weltweit einmaliger Bildqualität.

Ein Highlight der VR-Studios ist die Powerwall, eine rund 7 Meter lange und 2,40 Meter hohe Rückprojektionswand. Das Besondere daran verbirgt sich jenseits der tonnenschweren Glasplatte: Vier Spezialprojektoren in der so genannten D-ILA-Technologie, die hier weltweit erstmals in der VR-Anwendung eingesetzt wird, erzeugen ein wirklichkeitsgetreues Bild von höchster Qualität. „Die enorm hohe Auflösung (QXGA) und die gesteigerten Kontrast- und Helligkeitswerte sind für eine virtuelle Fahrzeugbewertung fundamental wichtig“, erklärt Human Ramezani, der für den Aufbau der VR-Studios im neuen Projekthaus der BMW Group mit verantwortlich ist. Denn die neue Powerwall ist durch ihre Leistungsfähigkeit geradezu prädestiniert für die Arbeit der Designer. Durch ihre Abmessungen ist es problemlos möglich, selbst die Langversion eines BMW 7er oder sogar einen Rolls-Royce im Maßstab 1:1 abzubilden. Da die Projektoren jeweils eine Auflösung von 2048 mal 1536 Pixel haben, kann eine Detaillierung von rund 2 Millimeter pro Pixel erreicht werden. Selbst die Nähte eines Ledersitzes lassen sich mit dieser Auflösung noch eindeutig darstellen.

Computerberechnete Stereobilder erzeugen 3D-Effekt.

Gespeist werden die Projektoren von PC-Clustern mit Highend-Grafikkarten. Auch sie liefern Präzisionsarbeit: Beliebige Details von den Seitenwand-Konturen bis zu den Sitzbezügen können im virtuellen Raum unmittelbar variiert und Perspektiven geändert werden. Denn obwohl das Bild auf der riesigen Projektionsscheibe zweidimensional ist, entsteht durch die spezielle Stereo-Bildaufbereitung und die Betrachtung des Bildes durch eine Spezialbrille der dreidimensionale Eindruck. Mit Hilfe dieser Polarisationsbrille sieht das rechte Auge nur das rechte, und das linke Auge nur das linke Stereobild. Die Bilder verändern sich zudem sofort entsprechend, wenn der Betrachter seine Position oder seinen Blickwinkel ändert. Sensoren verfolgen jede seiner Bewegungen und setzen sie augenblicklich – d. h. also in Echtzeit – in die richtige Perspektive um. Die Powerwall eignet sich besonders gut für die Auswahl und Freigabe von Exterieur-Oberflächen. Eine Präsentation mit Bewertung alternativer Designentwürfe erfordert in dieser Produktentwicklungsphase kaum noch zeit- und kostenintensive Realmodelle.

Powerbench: ein ganzes Auto im virtuellen Raum.

So intensiv der räumliche Effekt der Stereobilder auch ist, der Betrachter steht immer nur davor: Er kann das Auto anschauen, aber nicht einsteigen. Dafür stehen im neuen Projekthaus der BMW Group die beiden anderen VR-Studios zur Verfügung, die Powerbench und die Fünf-Seiten-CAVE.

Die Powerbench besteht aus einer Powerwall, ergänzt um eine liegende Projektion am Boden. Auch sie misst etwa 7 Meter in der Länge und 2,40 Meter in der Höhe. Diese Abmessungen erlauben damit ebenfalls die Darstellung eines kompletten Fahrzeugs in Originalgröße. Mit dem Unterschied, dass man um das virtuelle Auto herumlaufen oder sogar hindurchgehen kann. Fragen beispielsweise zum „Fahrzeugpackage“, die als Folge weiter wachsender Funktionsumfänge im definierten Raumangebot eines Autos tendenziell an Bedeutung gewinnen, lassen sich hier anschaulich klären: Die Entwickler bewegen sich durch das Auto hindurch, bis sie die dreidimensionale Darstellung des betroffenen Fahrzeugbereichs sehen. Statt sich zeitintensiv in Konstruktionszeichnungen und -berechnungen vertiefen zu müssen, können die Spezialisten mit dieser Visualisierung eventuelle Verbesserungspotenziale auf einen Blick erkennen. Kein anderer Automobilhersteller hat die VR-Technologie in diesem Reifegrad schon so tief und umfassend in den Produktentstehungsprozess integriert wie die BMW Group.

CAVE – die „elektronische Höhle“.

Am intensivsten taucht man in die dreidimensionale virtuelle Welt in der so genannten Fünf-Seiten-CAVE ein – dem dritten VR-Studio im neuen Projekthaus. Dabei handelt es sich um einen würfelförmigen Raum mit einer Kantenlänge von 2,5 Metern, in dem virtuelle Bilder an Decke, Boden und die drei Wände projiziert werden. In dieser „elektronischen Höhle“ finden die Spezialisten für Ergonomie und Interieurgestaltung ideale Bedingungen vor: Sie können sitzen, lenken und schalten, sehen, greifen und entscheiden – obwohl sie nur von Bildern umgeben sind. VR übernimmt damit die Funktion eines leistungsfähigen interdisziplinären Kommunikationsmittels, zum Beispiel zwischen Technikern und Designern.

Beispiel BMW 5er: VR-Einsatz ist Entwicklungsalltag in der BMW Group.

VR spielt nicht nur in den neuen Studios, sondern auch an fast jedem Arbeitsplatz im neuen Projekthaus eine Rolle. So wurde der aktuelle BMW 5er gemäß dem Motto „Keine Fahrzeugentwicklung ohne virtuellen Vorläufer“ intensiv mit Hilfe von VR-Technik entwickelt. Gleich zu Beginn der Entwicklung galt dabei das Leitmotiv: Alle Bauteile müssen möglichst früh virtuell dargestellt und allen Beteiligten zugänglich sein, um erforderliche Abstimmungsarbeiten in kürzerer Zeit zu realisieren. Waren es anfangs noch rund 1500 virtuelle Bauteile, summierte sich diese Zahl nach zahlreichen Detaillierungen im Schnitt auf etwa 3 900 Elemente in einem einzigen virtuellen Fahrzeug. Die generelle Verfügbarkeit der Fahrzeugdaten über das „virtuelle Fahrzeug“ am Arbeitsplatz jedes Projektmitarbeiters erleichterte das Verstehen der komplexen Zusammenhänge beträchtlich. Ergebnis: eine kürzere und zugleich qualitativ noch bessere Entwicklungsleistung.

19 VR-Studios in der BMW Group.

Die drei neuen Studios im Projekthaus sind die jüngsten Simulationswelten der BMW Group. Mit ihnen erhöht sich die Zahl der VR-Studios auf jetzt insgesamt 19, die auf das FIZ und eine Reihe von anderen Forschungs- und Werksstandorten verteilt sind. Die Studios dienen einer ganzen Reihe von Aufgaben und sind jeweils bedarfsgerecht ausgestattet: Neben der Beurteilung von Bauteilgeometrie, Package und Design, werden die imaginären Welten auch zur Simulation von Bewegungsabläufen eingesetzt. Motorenentwickler können Verbesserungspotenziale bei einem Triebwerk im Zusammenspiel der simulierten Teile schon in einem Stadium untersuchen, in dem der Motor im Wesentlichen erst als Datensatz existiert. Akustiker bringen das Daten-Auto zum Schwingen, um erste Erkenntnisse zu erlangen, und Aerodynamiker testen es im virtuellen Windkanal und optimieren seine Form so, dass der Luftwiderstand gering ausfällt.

Produktionsplanung in der virtuellen Fabrik.

Aber nicht nur Fahrzeuge eignen sich als Objekte für den Cyberspace. Fertigungsspezialisten konzipieren heute bei der BMW Group komplexe Produktionsprozesse wie vollautomatische Pressenstraßen, Roboteranlagen im Karosserierohbau oder Lackierlinien schon im virtuellen Raum. Sie können beispielsweise Blechteile und die zu ihrer Herstellung nötigen Werkzeuge in Originalgröße darstellen und bewerten. Die Ingenieure aus Planung, Entwicklung und Fertigung nutzen VR, um zu beobachten, wie die Blechplatine über das imaginäre Werkzeug gezogen und verformt wird. Solche Ziehsimulationen sind ideal für Analysen geeignet, um eine möglichst effiziente Materialnutzung zu erreichen, ohne eine Vielzahl aufwändiger Modelle bauen und komplexe Testreihen durchführen zu müssen.

„Augmented Reality“: Arbeitshilfe aus dem Cyberspace.

Die BMW Group arbeitet darüber hinaus an einer Technik, mit der man die reale Welt mit Hilfe der virtuellen erweitern kann: In der „Augmented Reality“, zu Deutsch „erweiterten Realität“, wird die durch eine Datenbrille betrachtete reale Umgebung mit virtuellen Objekten und Darstellungen überlagert. Trägern der Datenbrille stehen damit passend zu ihrem aktuellen Blickfeld zusätzliche dreidimensionale Informationen zur Verfügung. Eine mögliche Anwendung: Für die Reparatur eines Motors sieht der Mechaniker durch die Datenbrille einerseits den realen Motor und andererseits virtuell animierte Werkzeuge, Bauteile, Markierungen oder Handlungsanweisungen. Diese die Realität überlagernden virtuellen Informationen unterstützen den Mechaniker bei Bedarf. Die Reparatur kann schnell und sicher erfolgen.
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