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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einblendung zumindest einer Benutzerunterstützungs-Information in Bezug auf zumindest eine Vorrichtung oder eine ihrer Komponenten in einer Augmented-Reality-Anwendung. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Augmented-Reality-Einrichtung, zum Bereitstellen von zumindest einer Benutzerunterstützungs-Information in Bezug auf zumindest eine Vorrichtung oder eine ihrer Komponenten an einen Anwender.
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Stand der Technik
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Im industriellen Umfeld werden im Zuge der zunehmenden Digitalisierung des Maschinenparks stetig mehr Informationen zu den eingesetzten Vorrichtungen und ihren Komponenten erfasst, verarbeitet und gespeichert. Basierend auf den Daten können beispielsweise Fehlerberichte oder Wartungsinformationen erzeugt werden. Durch diese Informationen können Servicemitarbeiter vor Ort bei ihren Serviceeinsätzen unterstützt werden.
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Allerdings wird es mit zunehmender Datenmenge aufwändiger, einen Überblick über die einzelnen Informationen zu wahren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und insbesondere Mittel anzugeben, mit denen auch bei einer größeren Datenmenge eine zuverlässige Bereitstellung von Informationen an Servicemitarbeiter möglich ist.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Einblendung einer Benutzerunterstützungs-Information in Bezug auf zumindest eine Vorrichtung oder eine ihrer Komponenten in einer Augmented-Reality-Anwendung,
wobei zumindest ein Abbild eines Umgebungsausschnitts, in welchem Umgebungsausschnitt die Vorrichtung zumindest teilweise sichtbar ist, aufgenommen wird,
wobei die einzublendende Benutzerunterstützungs-Information erhalten und in dem Abbild oder in einem den Umgebungsausschnitt zumindest teilweise enthaltenen Sichtfeld eines Anwenders der Augmented-Reality-Anwendung eingeblendet wird,
wobei in dem Abbild ein der Vorrichtung zugeordneter Marker identifiziert und der identifizierte Marker ausgewertet wird, und wobei zumindest teilweise basierend auf zumindest einem Ergebnis der Auswertung (i) eine Position, an der die Benutzerunterstützungs-Information in dem Abbild oder in dem Sichtfeld des Anwenders eingeblendet wird, als Einblendposition bestimmt und/oder (ii) eine perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information oder Teilen davon vorgenommen wird, vorgeschlagen wird.
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Der Erfindung liegt damit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass anhand von in dem Abbild definierter und mit der Vorrichtung assoziierter Strukturen weitere Informationen aus den Strukturen abgeleitet werden können, die es ermöglichen, eine Benutzerunterstützungs-Information an einer gewünschten Stelle und mit einem räumlichen Eindruck in einem Abbild der Vorrichtung oder in einem Sichtfeld eines Anwenders einzublenden.
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Indem erfindungsgemäß die Einblendposition der Benutzerunterstützungs-Information in dem Abbild entsprechend bestimmt wird, kann die Benutzerunterstützungs-Information mit Bezug zu einer speziellen Komponente der Vorrichtung, etwa in deren Nähe und/oder durch eine Zuordnungslinie zu dieser Komponente, in das Abbild oder das Sichtfeld eingeblendet werden. Damit ist eine Zuordnung der bereitzustellenden Benutzerunterstützungs-Information zu einer physischen Komponente der Vorrichtung durch den Anwender sehr zuverlässig möglich. Indem außerdem eine perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information vorgenommen wird, wird es dem Anwender zusätzlich erleichtert, die einzublendende Information der richtigen Komponente zuzuordnen, gerade wenn schräg auf die Vorrichtung geblickt wird.
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Dadurch kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren vorteilhaft eine Wartungsinformation zuverlässig an der zu wartenden Komponente als Benutzerunterstützungs-Information eingeblendet werden. Somit kann die Wartung der Vorrichtung und ihrer Komponenten erleichtert werden, insbesondere kann die Wartung zuverlässiger und schneller erfolgen.
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Auch wenn etwa mehrere gleiche oder identische Vorrichtungen oder mehrere gleiche oder identische Komponenten im Einsatz sind, kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine Information zu einer dieser Komponenten in dem Abbild bzw. in dem Sichtfeld des Anwenders mit Bezug zu der richtigen Komponente eingeblendet werden. Dadurch ist eine zuverlässige Zuordnung der Information möglich und die Gefahr eines versehentlichen Vertauschens der Komponenten ist ausgeschlossen oder zumindest stark reduziert. Dadurch können Informationen auch bei zunehmenden Datenmengen zuverlässig bereitgestellt werden.
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Dem Anwender der Augmented-Reality-Anwendung kann die Benutzerunterstützungs-Information folglich sehr zuverlässig dadurch bereitgestellt werden, indem die Benutzerunterstützungs-Information in das Sichtfeld des Anwenders eingeblendet wird und/oder indem die Benutzerunterstützungs-Information in das Abbild eigeblendet wird, das der Anwender betrachten kann.
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Vorzugsweise wird im Sinne dieser Anmeldung unter einer perspektivischen Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information oder Teilen davon eine Anpassung der Darstellung der Benutzerunterstützungs-Information oder Teilen davon derart verstanden, dass bei der in das Abbild oder in das Sichtfeld eingeblendete Benutzerunterstützungs-Information zumindest teilweise ein räumlicher Effekt entsteht (insbesondere bei dem Anwender der Augmented-Reality-Anwendung, der etwa ein Betrachter des Abbilds sein kann, oder in dessen Sichtfeld die Benutzerunterstützungs-Information eingeblendet wird).
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Indem der Marker für sowohl die Bestimmung der Einblendposition als auch für die perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information jeweils zumindest teilweise eingesetzt wird, kann der Marker für gleich mehrere Zwecke genutzt werden. Dies ermöglicht es, das Verfahren mit weniger Aufwand zu implementieren. Denn in der realen Welt muss lediglich ein entsprechender, der Vorrichtung zugeordneter Marker so vorgesehen sein, dass er gemeinsam mit der Vorrichtung in dem Abbild erfasst werden kann. Weitere Anpassungen an der Vorrichtung sind insoweit nicht notwendig.
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Anhand des in dem Abbild enthaltenen Markers werden vorteilhaft Informationen zur Bestimmung der Einblendposition ermittelt. Dabei kann die Einblendposition direkt anhand des Markers ermittelt werden oder es kann anhand des Markers eine Zwischeninformation ermittelt werden, anhand der wiederum, insbesondere unter Einbeziehung weiterer Quellen, die Einblendposition ermittelt wird.
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Anhand des in dem Abbild enthaltenen Markers werden vorteilhaft Informationen zur perspektivischen Anpassung ermittelt. Dabei können die zur perspektivischen Anpassung notwendigen Informationen direkt anhand des Markers ermittelt werden (wie später noch im Detail erläutert wird) oder es kann anhand des Markers eine Zwischeninformation ermittelt werden, anhand der wiederum, insbesondere unter Einbeziehung weiterer Quellen, die zur perspektivischen Anpassung notwendigen Informationen ermittelt werden.
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Das aufgenommene Abbild mit dem darin sichtbaren Marker dient damit insbesondere als Ausgangspunkt dafür, weitere Informationen zur Einblendung der Benutzerunterstützungs-Information zu erhalten. Dazu wird in dem Abbild der Marker identifiziert und anschließend ausgewertet. Die Benutzerunterstützungs-Information kann dann in das Sichtfeld des Anwenders eingeblendet werden. Oder das Abbild wird außerdem auch dazu genutzt, um darin die Benutzerunterstützungs-Information einzublenden.
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Damit lässt sich das Verfahren zudem auch bei bestehenden Vorrichtungen sehr einfach nachträglich anwenden. So können auch in bestehenden Umgebungen die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens ausgenutzt werden.
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Vorzugsweise ist der Marker in dem Umgebungsausschnitt zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, sichtbar. Damit ist der Marker auch in dem aufgenommenen Abbild zuverlässig ganz oder zumindest teilweise sichtbar.
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Beispielseise kann der Marker der Vorrichtung zugeordnet werden, indem der Marker auf der Vorrichtung angebracht wird und/oder indem der Marker derart positioniert wird, dass er in dem Umgebungsausschnitt des Abbildes sichtbar ist.
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Als Marker kann vorteilhaft ein körperliches Objekt, das einen mit einem, insbesondere in dem Abbild auslesbaren, Muster versehenen Oberflächenbereich aufweist und/oder das an der Vorrichtung angeordnet ist, vorgesehen sein. Der Marker kann auch einstückig mit der Vorrichtung ausgebildet sein. Beispielsweise kann dazu ein Oberflächenbereich der Vorrichtung als Marker ausgebildet sein, welcher Oberflächenbereich eine Oberflächenstruktur (die beispielsweise durch eine Gravur, etwa mittels Lasers oder eines mechanischen Verfahrens, ausgebildet oder ausbildbar ist) oder physikalische Eigenschaften (etwa ein Brechungsindex eines Materials) aufweist, wodurch ein, insbesondere in dem Abbild auslesbares, Muster ausgebildet wird. Beispiele für Muster des Markers sind ein- oder mehrdimensionale Codes, wie eindimensionale Strichcodes oder zweidimensionale Datencodes, insbesondere QR-Codes. Ein weiteres Beispiel für vorteilhafte Muster des Markers sind AprilTags.
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Vorzugsweise wird das Identifizieren und Auswerten des Markers in dem Abbild zumindest teilweise mit Mitteln der digitalen Bilderkennung und/oder -verarbeitung durchgeführt. Beispielsweise kann dazu der Marker oder ein Bildbereich, der den Marker zumindest teilweise enthält, in dem Abbild zunächst identifiziert und danach der identifizierte Marker und/oder Bildbereich entsprechend ausgewertet werden.
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Das zumindest ein Ergebnis der Auswertung kann mehrere Teil-Ergebnisse, etwa ein erstes, zweites, drittes, usw. Ergebnis der Auswertung, aufweisen. Die einzelnen Teil-Ergebnisse können zumindest teilweise unterschiedliche Verarbeitungsschritte aufweisen und/oder zumindest teilweise aufeinander aufbauen (so dass sich also ein Teil-Ergebnis zumindest teilweise ausgehend von einem anderen Teil-Ergebnis ergibt).
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Vorzugsweise wird zumindest teilweise basierend auf zumindest einem ersten Ergebnis der Auswertung die Position, an der die Benutzerunterstützungs-Information in dem Abbild oder in dem Sichtfeld des Anwenders eingeblendet wird, als Einblendposition bestimmt. Optional kann zumindest teilweise basierend auf dem ersten Ergebnis der Auswertung auch die perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information oder Teilen davon vorgenommen werden.
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Vorzugsweise wird zumindest teilweise basierend auf zumindest einem zweiten Ergebnis der Auswertung die perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information oder Teilen davon vorgenommen. Optional kann zumindest teilweise basierend auf dem zweiten Ergebnis der Auswertung auch die Einblendposition bestimmt werden.
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Vorzugsweise wird die einzublendende Benutzerunterstützungs-Information an der bestimmten Einblendposition in dem Abbild oder in dem Sichtfeld des Anwenders eingeblendet.
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Vorteilhafterweise kann die Benutzerunterstützungs-Information Zustandsdaten, Performance-Daten, Parameter und/oder eine Bezeichnung jeweils einer Komponente der Vorrichtung oder der Vorrichtung selbst enthalten.
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Ein vorteilhaftes Vorgehen kann beispielsweise wie folgt ablaufen: Bei einem mit einer Kamera aufgenommenen Abbild einer Vorrichtung wird eine Ausrichtung (etwa die Position und/oder Orientierung) eines auf der Vorrichtung angebrachten Markers geschätzt. Dazu wird mathematisch relativ zur Kamera eine Rotationsmatrix und ein Translationsvektor definiert. Die Eckpunkte der einzublendenden Benutzerunterstützungs-Information werden in einem Koordinatensystem des Markers definiert. Die Eckpunkte der Benutzerunterstützungs-Information werden mit Hilfe der Rotationsmatrix und des Translationsvektors und optional einer Kameraintrinsik in das Abbild eingeblendet (beispielsweise können dazu Weltkoordinaten in Koordinaten des Abbilds umgewandelt werden). Die Inhalte der Benutzerunterstützungs-Information (Bar Chart, Line Charts, Texte, Werte) liegen als 2D-Bildmaterial vor und werden perspektivisch in das Abbild eingeblendet. Dazu wird anhand der Eckpunkte der Benutzerunterstützungs-Information eine lineare geometrische Transformation berechnet. Dadurch kann eine Darstellung der Benutzerunterstützungs-Information mit räumlichem Eindruck erhalten werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Einblendposition auch in Abhängigkeit der einzublendenden Benutzerunterstützungs-Information, insbesondere einer Kategorisierung der einzublendenden Benutzerunterstützungs-Information, und/oder der Komponente, zu der die einzublendende Benutzerunterstützungs-Information zugeordnet ist, bestimmt wird.
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Beispielsweise kann die einzublendende Benutzerunterstützungs-Information nach ihrer Einblendposition kategorisiert werden. Mögliche Kategorien sind beispielsweise „Oben“, „Unten“, „Links“, „Rechts“ und „Mitte“ und Kombinationen davon.
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Die Zuordnung der Benutzerunterstützungs-Information zu der jeweiligen Komponente kann separat zu und/oder parallel mit der einzublendenden Benutzerunterstützungs-Information erhalten werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass zumindest einige, vorzugsweise alle, Komponenten der Vorrichtung zusammen mit diesen jeweils zugeordneten Informationen in einer datenbasierten Sammlung hinterlegt sind und die datenbasierte Sammlung bei der Bestimmung der Einblendposition und/oder bei der perspektivischen Anpassung einbezogen wird, wobei vorzugsweise die den Komponenten zugeordneten Informationen jeweils zumindest eine Einblendposition für eine der jeweiligen Komponente zugeordnete Benutzerunterstützungs-Information darstellt oder ermittelbar macht.
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Damit ist es vorteilhaft möglich, die Einblendposition für die Benutzerunterstützungs-Information zu derjenigen Komponente, zu der die Benutzerunterstützungs-Information zugeordnet ist, in der datenbasierten Sammlung zu ermitteln (in der datenbasierten Sammlung kann beispielsweise jeweils die später noch beschriebene Ausgabeposition hinterlegt sein).
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Vorzugsweise ist die Einblendposition jeweils relativ zu einer Position des Markers angegeben oder sie wird als Position relativ zu der Markerposition ermittelt.
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Die den Komponenten zugeordneten (oder für diese ermittelbare) Einblendpositionen können Benutzerunterstützungs-Information-abhängige Einblendpositionen sein. Dann können einer einzelnen Komponente mehrere Einblendpositionen zugeordnet (oder für diese ermittelbar) sein, welche abhängig von der Benutzerunterstützungs-Information gewählt werden können.
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Die Sammlung kann beispielsweise in Form einer Baumstruktur organisiert sein. Dadurch sind auch Abhängigkeiten der Komponenten untereinander darstellbar.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Marker eine auslesbare und/oder dekodierbare Information, wie eine eindeutige Kennung der Vorrichtung, als Markerinformation enthält und die Markerinformation aus dem Marker ausgelesen und/oder dekodiert wird und zumindest teilweise anhand der Markerinformation die Benutzerunterstützungs-Information, insbesondere aus einem Speicher und/oder von einem entfernten Rechner, angefordert wird.
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Anhand der Markerinformation kann vorteilhafterweise die Vorrichtung eindeutig identifiziert werden.
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Anhand der Markerinformation kann vorteilhafterweise die Benutzerunterstützungs-Information angefordert werden.
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Anhand der Markerinformation kann auch zunächst eine Übersicht mit verfügbaren Benutzerunterstützungs-Informationen angefordert werden. Dann kann daraufhin, etwa nach dem Durchführen einer Benutzerauswahl, in einem weiteren Schritt die eigentliche Benutzerunterstützungs-Information angefordert werden.
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Die auslesbare und/oder dekodierbare Information kann durch das oben beschriebene Muster auf der Markeroberfläche vorgesehen sein.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Benutzerunterstützungs-Information zumindest teilweise anhand einer Benutzerauswahl und/oder aus einem Speicher und/oder von einem entfernten Rechner angefordert wird.
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Beispielsweise kann durch die Benutzerauswahl eine der verfügbaren Benutzerunterstützungs-Informationen aus der angeforderten Übersicht, wie sie zuvor beschrieben wurde, ausgewählt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Benutzerunterstützungs-Information als Bildinformation erhalten wird, insbesondere indem eine Bildvorlage mit weiteren Informationen ergänzt wird.
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Die Bildinformation lässt sich besonders effizient in das Abbild (das seinerseits vorzugsweise Bildinformationen aufweist) oder in das Sichtfeld des Anwenders einblenden.
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Vorzugsweise ist die Bildinformation eine zweidimensionale Bildinformation.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass Informationen zur Geometrie der Vorrichtung und/oder ihrer Komponenten zu dem Marker hinterlegt sind, insbesondere in der datenbasierten Sammlung, und die Geometrie-Informationen bei der Bestimmung der Einblendposition und/oder bei der perspektivischen Anpassung einbezogen werden.
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Die Informationen zur Geometrie können, etwa aus einem Speicher oder von einer entfernten Einheit, erhalten oder abgerufen werden, beispielsweise anhand der Markerinformation.
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Die Informationen zur Geometrie können beispielsweise Relativpositionen (insbesondere zu einem Referenzpunkt der Vorrichtung), Abmessungen, Orientierungen und/oder Oberflächenverläufe der Vorrichtung und/oder ihrer Komponenten aufweisen. Vorteilhaft ist es, wenn der Marker in bekannter Weise orientiert und/oder relativ zu dem Referenzpunkt positioniert, insbesondere auf der Vorrichtung angeordnet, ist.
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Dadurch kann die Benutzerunterstützungs-Information sehr zuverlässig an der Stelle oder an der Komponente eingeblendet werden, zu der sie kontextbasiert gehört.
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Die Informationen zur Geometrie kann ein Modell, wie ein Gittermodell oder ein CAD-Modell, von zumindest Teilen der Vorrichtung und/oder ihren Komponenten sein. Das Modell kann eine vereinfachte Repräsentation der Vorrichtung und/oder ihren Komponenten sein. Dadurch kann das Modell effizienter im Speicher vorgehalten und eingesetzt werden. Häufig ist auch ein Modell mit einer nur groben Repräsentierung der Komponenten (etwa als quaderförmige Objekte angenähert) ausreichend.
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Die Geometrieinformationen und/oder das Modell kann Teil der datenbasierten Sammlung sein, insbesondere Teil der in der datenbasierten Sammlung zu den einzelnen Komponenten hinterlegten Informationen.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Marker eine Oberfläche aufweist und die Benutzerunterstützungs-Information derart perspektivisch richtig, insbesondere als zweidimensionale Darstellung, in das Abbild oder in das Sichtfeld des Anwenders eingeblendet wird, dass zumindest ein Teil der Benutzerunterstützungs-Information für den Anwender als innerhalb einer Ebene liegend wahrgenommen wird, welche Ebene parallel zu der Markeroberfläche verläuft oder einen definierten Raumwinkel mit ihr einschließt.
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Es ist vorteilhaft möglich, durch Auswerten des Markers in dem Abbild eine perspektivische Verzerrung des Markers in dem Abbild zu ermitteln und basierend auf der ermittelten perspektivischen Verzerrung die Benutzerunterstützungs-Information perspektivisch anzupassen. Dadurch kann die Benutzerunterstützungs-Information oder Teile davon in dem Abbild oder im Sichtfeld des Anwenders mit einer perspektivisch richtigen Darstellung eingeblendet werden.
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Eine Ebene verläuft im Sinne dieser Anmeldung auch dann parallel zu der Markeroberfläche, wenn die Markeroberfläche in der jeweiligen Ebene liegt.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Dimensionierung der Benutzerunterstützungs-Information innerhalb des Abbildes oder des Sichtfelds des Anwenders zumindest teilweise anhand einer in dem Abbild enthaltenen Struktur des Markers, wie eine Kante des Markers, der ein vorbekannter Längenwert zugeordnet ist, durchgeführt wird.
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Dadurch kann besonders einfach durch ein Anpassen der Marker-Größe (in der Realität) auch das Darstellungsverhalten der Benutzerunterstützungs-Information (im Abbild oder im Sichtfeld des Anwenders) angepasst werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Benutzerunterstützungs-Information einer spezifischen Komponente der Vorrichtung zugeordnet ist.
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Die spezifische Komponente kann dadurch von anderen Komponenten der Vorrichtung unterschieden werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die spezifische Komponente eine Komponente der Vorrichtung mit einem Defekt oder einer bevorstehenden Wartung ist.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mehrere gleiche Komponenten wie die spezifische Komponente aufweist.
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Damit kann die Benutzerunterstützungs-Information zuverlässig in Bezug zu der richtigen von mehreren gleichen Komponenten im Abbild oder im Sichtfeld des Anwenders eingeblendet werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Auswerten des Markers aufweist, zumindest teilweise anhand der Darstellung des Markers in dem Abbild zumindest einige oder alle notwendigen Informationen für eine Definition eines, insbesondere dreidimensionalen, Referenzkoordinatensystems in Bezug auf den, insbesondere unter der für die Aufnahme des Abbilds gewählten Perspektive betrachteten, Marker zu ermitteln, und wobei die ermittelten Informationen zur Bestimmung der Einblendposition der Benutzerunterstützungs-Information und/oder zur perspektivischen Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information jeweils zumindest teilweise eingesetzt wird.
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Die Darstellung des Markers in dem Abbild kann beispielsweise durch eine Position, eine Orientierung und/oder einen geometrischen Verlauf des Markers oder Teilen davon in dem Abbild gekennzeichnet sein. Daher können entsprechende Merkmale ermittelt werden, zumindest teilweise basierend darauf die für die Definition des Referenzkoordinatensystems notwendigen Informationen zu ermitteln. Als geometrischer Verlauf des Markers in dem Abbild könnte beispielsweise der Verlauf zweier Kanten des Markers ausgewertet werden, wobei vorzugsweise vorbekannt sein kann, dass die beiden Kanten an dem physischen Marker parallel zueinander verlaufen. Weisen die Kanten in dem Abbild einen schrägen Verlauf zueinander auf, kann daraus ein Betrachtungswinkel (also ein Winkel, unter dem das Abbild relativ zu einer Frontalrichtung aufgenommen wurde) ermittelt und beispielsweise eine perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information zumindest teilweise durchgeführt werden.
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Das Referenzkoordinatensystem kann als ein Koordinatensystem des Markers angesehen werden. Beispielsweise kann das Referenzkoordinatensystem seinen Ursprung auf der Markeroberfläche haben, insbesondere mittig auf der Markeroberfläche. Dadurch kann gewissermaßen anhand des Abbildes ein Koordinatensystem als Referenzkoordinatensystem aufgestellt werden, so dass das Referenzkoordinatensystem und der Marker perspektivisch richtig in dem Abbild wahrnehmbar sind. Mit anderen Worten, für mehrere Abbilder aus unterschiedlichen Perspektiven würde der Marker in Bezug auf das jeweilige in das Abbild eingeblendete Referenzkoordinatensystem als ortsfest wahrgenommen werden.
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Jedoch versteht der Fachmann, dass das Referenzkoordinatensystem an sich nicht in Erscheinung treten muss und schon gar nicht ein physischer Teil der Vorrichtung ist. Vielmehr kann anhand der ermittelten Informationen, mit denen das Referenzkoordinatensystem prinzipiell definierbar ist, zumindest teilweise die Einblendposition bestimmt und/oder die perspektivische Anpassung vorgenommen werden.
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Vorzugsweise ist die Position des Markers auf der Vorrichtung und/oder die Position der Komponente relativ zu dem Marker bekannt (beispielsweise jeweils im selben Welt-Koordinatensystem).
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Vorzugsweise kann also mit der ermittelten Information prinzipiell ein „Marker-Koordinatensystem“ aufgestellt werden. Vor allem kann aber mit der ermittelten Information vorteilhaft die Einblendposition bestimmt und/oder perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information vorgenommen werden.
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Beispielsweise kann ein in Koordinaten des Referenzkoordinatensystems angegebener Ort auf einen Ort im Abbild (insbesondere unter Einbeziehung der ermittelten Informationen zur Definition des Referenzkoordinatensystems) durch Projektion auf die Abbildungsebene des Abbilds abgebildet werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Referenzkoordinatensystem ein Koordinatensystem der Vorrichtung ist und/oder das Referenzkoordinatensystem in vorbekannter Weise in ein Koordinatensystem der Vorrichtung und umgekehrt überführbar ist.
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Innerhalb des Koordinatensystems der Vorrichtung können beispielsweise Positionen und/oder Erstreckungen der einzelnen Vorrichtungs-Komponenten als Geometrieinformationen definiert werden. Beispielsweise können entsprechende Geometrieinformationen in der datenbasieren Sammlung zu den einzelnen Komponenten gespeichert sein. Dann kann zu einer bestimmten Komponente (zu der die einzublendende Benutzerunterstützungs-Information zugeordnet ist) Informationen zu deren Position und/oder Erstreckung aus der datenbasierten Sammlung abgerufen werden, um basierend darauf die Einblendposition zumindest teilweise zu bestimmen. Dadurch kann beispielsweise eine Einblendposition, die sich „in der Nähe“ der jeweiligen Komponente befindet, zuverlässig ermittelt werden. Umgekehrt kann auch vorteilhaft anhand einer vorgegebenen Position die dort vorgesehene Komponente mittels der datenbasierten Sammlung ermittelt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Benutzerunterstützungs-Information und/oder der spezifischen Komponente eine Ausgabeposition zugeordnet ist, die eine Position innerhalb des Referenzkoordinatensystems angibt oder die in eine Position innerhalb des Referenzkoordinatensystems umgerechnet wird, und wobei anhand der Position innerhalb des Referenzkoordinatensystems die Einblendposition der Benutzerunterstützungs-Information bestimmt wird.
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Die Angabe der Ausgabeposition in einem anderen als dem Referenzkoordinatensystem ist vorteilhaft, da sich beim Ändern des Ursprungs des Referenzkoordinatensystems, etwa aufgrund einer veränderten Position des Markers auf der Vorrichtung, nicht die zu den einzelnen Komponenten hinterlegten Einblendpositionen angepasst werden müssen, sondern nur ein Bezug zwischen den beiden Koordinatensystemen angepasst werden muss. Dadurch kann eine höhere Flexibilität erreicht werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass (i) das Referenzkoordinatensystem seinen Ursprung auf einer Oberfläche des Markers hat und/oder (ii) die Oberfläche des Markers in einer durch zwei Koordinatenachsen des Referenzkoordinatensystems aufgespannte Ebene liegt und vorzugsweise die dritte Koordinatenachse parallel oder antiparallel zu einem Normalenvektor der Oberfläche des Markers ist.
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Es kann sich bei dem Referenzkoordinatensystem also um das bereits erwähnte Koordinatensystem des Markers handeln.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Benutzerunterstützungs-Information zumindest einer Informationsklasse von mehreren möglichen Informationsklassen zugeordnet ist und die Darstellungsform der Benutzerunterstützungs-Information zumindest teilweise in Abhängigkeit von der Informationsklasse ausgewählt wird.
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Durch entsprechende Informationsklassen können beispielsweise für unterschiedlich wichtige Benutzerunterstützungs-Information unterschiedliche Darstellungsformen vorgesehen werden. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, bei Bedarf eine Aufmerksamkeit des Anwenders der Augmented-Reality-Anwendung zu fördern. Beispielsweise kann eine Benutzerunterstützungs-Information, die ein allgemeiner Hinweis („geringe Priorität“) repräsentiert, anders dargestellt werden als eine Benutzerunterstützungs-Information, die einen Fehlerzustand der Vorrichtung oder einer ihrer Komponenten („hohe Priorität“) repräsentiert.
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Beispielsweise kann eine Benutzerunterstützungs-Information, die einen kritischen Zustand der Vorrichtung oder einer ihrer Komponenten anzeigt, durch eine entsprechende Darstellungsform betont werden, etwa indem sie mit einer markanten Schriftart, mit einer markanten Schriftfarbe, mit einer markanten Schriftgröße und/oder mit markanten Symbolen dargestellt wird. Beispielsweise kann eine Benutzerunterstützungs-Information, die Zusatz-Informationen zu der Vorrichtung oder einer ihrer Komponenten anzeigt, durch eine entsprechende Darstellungsform weniger betont werden, etwa indem sie mit einer zurückhaltenden Schriftart, mit einer zurückhaltenden Schriftfarbe, mit einer zurückhaltenden Schriftgröße und/oder mit zurückhaltenden Symbolen dargestellt wird.
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Durch entsprechende Informationsklassen können beispielsweise auch für unterschiedliche Arten von Benutzerunterstützungs-Information unterschiedliche Darstellungsformen vorgesehen werden. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, dem Anwender der Augmented-Reality-Anwendung das Erfassen der Benutzerunterstützungs-Information zu erleichtern.
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Beispielsweise kann für eine Benutzerunterstützungs-Information, die einen Wert eines Betriebsparameters der Vorrichtung anzeigt, eine Darstellungsform gewählt werden, die einer Instrumentenanzeige nachempfunden ist. Beispielsweise kann für eine Benutzerunterstützungs-Information, die historische Wartungsinformationen repräsentiert, eine Darstellungsform in Form eines Notizblatts gewählt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von der Informationsklasse als Darstellungsform der Benutzerunterstützungs-Information in dem Abbild oder im Sichtfeld des Anwenders eine der folgenden Darstellungsformen ausgewählt wird: eine Informationstafel, ein Diagramm, eine Instrumentenanzeige, eine Hervorhebung, insbesondere Umrandung, eines Bereichs der Vorrichtung oder einer ihrer Komponenten, insbesondere der spezifischen Komponente, eine visuelle Darstellung einer, insbesondere der spezifischen, Komponente, oder eine Kombination aus mehreren der vorstehenden Optionen.
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Eine Informationstafel kann vorteilhaft zur Darstellung von Textpassagen, etwa eines Prüfprotokolls, oder Kennwerten der Vorrichtung oder einer ihrer Komponenten eingesetzt werden.
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Ein Diagramm kann vorteilhaft zur Darstellung eines zeitlichen Verlaufs einer Größe, etwa eines Betriebsparameter, der Vorrichtung oder einer ihrer Komponenten eingesetzt werden.
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Eine Hervorhebung, insbesondere Umrandung, kann vorteilhaft zur Kennzeichnung einer bestimmten (insbesondere der spezifischen) Komponente der Vorrichtung eingesetzt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Benutzerunterstützungs-Information zumindest einer der folgenden Informationsklassen zugeordnet ist: Komponentenkennzeichnung, Wartungsinformation, Betriebsinformation, geringe Priorität, mittlere Priorität, hohe Priorität und/oder Prozessinformation.
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Eine Prozessinformation bezieht sich dabei vorteilhaft auf einen Prozess, der mit der Vorrichtung zumindest teilweise durchgeführt wird. Eine Prozessinformation kann sich insoweit auch auf Umstände beziehen, die außerhalb der Vorrichtung selbst liegen. Beispielsweise kann eine Prozessinformation eine Information zu einem mit der Vorrichtung prozessierten Guts, wie ein Schüttgut, betreffen. Eine Prozessinformation kann sich auch auf Teile des Prozesses beziehen, bei denen die Vorrichtung nicht beteiligt ist, etwa vorausgehende oder nachgelagerte Teile des Prozesses.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Benutzerunterstützungs-Information eine tafelartige Übersicht mit Informationen zu einem oder mehreren Betriebsparametern der Vorrichtung oder der spezifischen Komponente und/oder zu einem oder mehreren Prozessparametern eines mit der Vorrichtung zumindest teilweise durchgeführten Prozesses ist.
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Dadurch kann eine besonders schnelle Erfassbarkeit der Benutzerunterstützungs-Information durch den Anwender der Augmented-Reality-Anwendung erreicht werden.
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Ein Prozessparameter bezieht sich dabei vorteilhaft auf einen Prozess, der mit der Vorrichtung zumindest teilweise durchgeführt wird. Ein Prozessparameter kann sich insoweit auch auf Umstände beziehen, die außerhalb der Vorrichtung selbst liegen. Beispielsweise kann ein Prozessparameter eine Information zu einem Parameter eines mit der Vorrichtung prozessierten Guts, wie ein Schüttgut, betreffen. Ein Prozessparameter kann sich auch auf Teile des Prozesses beziehen, bei denen die Vorrichtung nicht beteiligt ist, etwa vorausgehende oder nachgelagerte Teile des Prozesses.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Benutzerunterstützungs-Information eine grafische Darstellung, wie ein Diagramm, ein Chart, eine Instrumentenanzeige und/oder ein Piktogramm, zu einem oder mehreren Betriebsparametern der Vorrichtung oder der spezifischen Komponente oder zu einem oder mehreren Prozessparametern eines mit der Vorrichtung zumindest teilweise durchgeführten Prozesses ist.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass zumindest ein Betriebsparameter ausgewählt ist aus folgenden Parametern: Förderrate, Performance, Energieverbrauch und/oder Soll-/Ist-Vergleich einer Vorrichtungsgröße.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass zumindest ein Prozessparameter eine Information, wie eine Bezeichnung oder eine Eigenschaft, zu einem mit der Vorrichtung innerhalb des Prozesses prozessierten Schüttguts ist.
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Ein Schüttgut zu prozessieren kann beispielsweise das Handhaben, das Bearbeiten und/oder das Verarbeiten des Schüttguts aufweisen. Beispielsweise wird das Schüttgut prozessiert, wenn es gemahlen, gemischt, gesiebt oder zerkleinert wird.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Benutzerunterstützungs-Information eine grafische Illustration der spezifischen Komponente (beispielsweise Schnecke, Spirale, Intelligent-Feeder) ist und wobei vorzugsweise die spezifische Komponente in dem aufgenommenen Abbild oder in dem Sichtfeld des Anwenders nicht sichtbar ist.
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Dadurch ist es besonders vorteilhaft möglich, die in der Vorrichtung verbaute, aber in dem aufgenommenen Abbild nicht sichtbare (da beispielsweise durch andere Vorrichtungsteile verdeckte), spezifische Komponente darzustellen. Damit können auch versteckte Komponenten, ohne die Vorrichtung öffnen zu müssen und damit, ohne einen laufenden Betrieb der Vorrichtung unter Umständen unterbrechen zu müssen, dargestellt werden. Dadurch kann Anwender der Augmented-Reality-Anwendung schnell und einfach einen Überblick über die Vorrichtung und ihre verbauten Komponenten erlangen.
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Vorzugsweise wird die als grafische Illustration der spezifischen Komponente eingeblendete Benutzerunterstützungs-Information in dem Abbild in der Orientierung, die die spezifische Komponente auch in der Vorrichtung aufweist, und/oder versetzt zu ihrem Einbauort dargestellt. Damit kann durch die eingeblendete Benutzerunterstützungs-Information die spezifische Komponente wie bei einer Explosionsdarstellung versetzt zu ihrem Einbauort dargestellt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Benutzerunterstützungs-Information eine Übersicht mit Dokumentationen zu der Vorrichtung oder zu der spezifischen Komponente oder ein Verweis zu einer solchen Übersicht oder zu solchen Dokumentationen ist.
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Damit kann ein schneller Zugriff auf die entsprechenden Unterlagen ermöglicht werden. Auch ist eine sichere Zuordnung der Unterlagen zu der richtigen Komponente möglich, so dass ein Vertauschen von Unterlagen verhindert werden kann.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Benutzerunterstützungs-Information eine Hervorhebung, insbesondere Umrandung, eines von Teilen der Vorrichtung oder von der spezifischen Komponente besetzten Bereichs und/oder zur Hervorhebung einer Kontur von Teilen der Vorrichtung oder der spezifischen Komponente, jeweils in dem Abbild oder in dem Sichtfeld des Anwenders, ist.
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Dadurch kann die Aufmerksamkeit des Anwenders der Augmented-Reality-Anwendung besonders zuverlässig auf einen bestimmten Bereich der Vorrichtung oder auf eine bestimmte (insbesondere die spezifische) Komponente gelenkt werden. Beispielsweise kann eine auszutauschende (insbesondere die spezifische) Komponente damit gekennzeichnet werden.
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Dadurch sind gerade bei mehreren ähnlichen oder gleichen Komponenten Vertauschungen einer Komponente etwa im Rahmen von Wartungsarbeiten zuverlässig vermeidbar.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Benutzerunterstützungs-Information eine Visualisierung zumindest einer Messstrecke und/oder zumindest eines Messortes in dem Abbild oder in dem Sichtfeld des Anwenders ist.
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Dadurch kann dem Anwender der Augmented-Reality-Anwendung besonders zuverlässig angezeigt werden, an welchem Ort (oder an welchen mehreren Orten) beispielsweise ein oder mehrere Messensoren zum Durchführen einer Messung, etwa einer Spannungsmessung, einer Schwingungsmessung oder einer Temperaturmessung, vorgesehen werden muss, oder zwischen welchen Orten eine Messung durchgeführt werden muss, etwa eine Abstandsmessung.
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So können beispielsweise nach dem Einbau einer neuen Komponente zuverlässig durch die Visualisierung angezeigte Abstände durch den Anwender der Augmented-Reality-Anwendung an der Vorrichtung oder ihren Komponenten nachgemessen werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Anwender der Augmented-Reality-Anwendung Schritt für Schritt durch zumindest einen Arbeitsvorgang, insbesondere durch zumindest einen Wartungsvorgang und/oder durch zumindest einen Messprozess, geführt wird und dazu bei zumindest einigen, vorzugsweise bei jedem, Schritten eine aktualisierte Benutzerunterstützungs-Information in das Abbild oder in ein zumindest teilweise neu aufgenommenes Abbild oder in das Sichtfeld des Anwenders eingeblendet wird.
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Dadurch können dem Anwender der Augmented-Reality-Anwendung beispielsweise bei jedem Schritt unterschiedliche Komponenten hervorgehoben, unterschiedliche grafische Illustrationen, unterschiedliche Messtrecken-Visualisierungen und/oder unterschiedliche Messort-Visualisierungen eingeblendet werden. Dies macht den Arbeitsvorgang effizienter, sicherer und zuverlässiger.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass ein Bildpunkt oder Bildbereich in dem Abbild durch den Anwender, insbesondere durch eine Auswahl über einen berührungsempfindlichen Bildschirm, ausgewählt wird und anhand dieser Anwenderauswahl die spezifische Komponente ausgewählt wird.
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Dies stellt eine vorteilhafte und besonders einfache Möglichkeit dar, um zu einer bestimmten Komponente Informationen anzufordern, indem die jeweilige Komponente in dem Abbild ausgewählt wird, und die angeforderten Informationen dann als Benutzerunterstützungs-Information in das Abbild oder in das Sichtfeld eingeblendet werden.
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Vorzugsweise ist die Benutzerunterstützungs-Information der ausgewählten Komponente zugeordnet, wie dies zuvor bereits beschrieben wurde.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der durch die Anwenderauswahl ausgewählte Bildpunkt oder Bildbereich des Abbilds über eine Zuordnung, insbesondere anhand der datenbasierten Sammlung, einer Komponente der Vorrichtung zugeordnet wird und diese Komponente als die spezifische Komponente ausgewählt wird.
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Die Zuordnung kann vorteilhaft unter Einbeziehung der datenbasierten Sammlung, des Referenzkoordinatensystems und/oder des Koordinatensystems der Vorrichtung erfolgen.
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Vorteilhaft wird der ausgewählte Bildpunkt oder Bildbereich des Abbilds über das jeweilige Koordinatensystem mit den in der datenbasierten Sammlung hinterlegten Informationen, insbesondere Geometrieinformationen, der einzelnen Komponenten synchronisiert.
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Beispielsweise kann für den ausgewählten Bildpunkt oder Bildbereich des Abbilds ein Ort oder ein Mehrdimensionaler Bereich in dem Referenzkoordinatensystem und/oder in dem Koordinatensystem der Vorrichtung ermittelt werden und, insbesondere zumindest teilweise anhand der datenbasierten Sammlung, eine an dem Ort und/oder zumindest teilweise in dem Bereich vorgesehene Komponente der Vorrichtung als die spezifische Komponente ausgewählt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass unterschiedlichen Bildpunkten oder Bildbereichen in dem Abbild unterschiedliche Komponenten der Vorrichtung zugeordnet sind.
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Die Zuordnung kann auch hier vorteilhaft unter Einbeziehung der datenbasierten Sammlung, des Referenzkoordinatensystems und/oder des Koordinatensystems der Vorrichtung erfolgen, wie dies auch zuvor beschrieben wurde.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von Abbildern, insbesondere als Frames eines Videostreams, aufgenommen und für jedes Abbild die Einblendposition und/oder die perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information neu bestimmt bzw. vorgenommen wird/werden und die Benutzerunterstützungs-Information entsprechend in das jeweilige Abbild oder in das Sichtfeld des Anwenders eingeblendet wird.
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Beispielsweise werden die einzelnen Abbilder der Vielzahl von Abbildern zeitlich nacheinander aufgenommen. So kann sich beispielsweise ein Anwender zumindest teilweise entlang der Vorrichtung oder um diese herumbewegen und dabei wiederholt ein Abbild aufnehmen.
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Vorzugsweise wird in allen Abbildern derselbe Marker identifiziert und ausgewertet. Es kann aber auch vorteilhaft sein, dass in unterschiedlichen Abbildern zumindest teilweise unterschiedliche Marker identifiziert und ausgewertet werden. Vorzugsweise weisen im Fall von mehreren unterschiedlichen Markern die einzelnen Marker zumindest teilweise unterschiedliche Muster und/oder Markerinformationen auf. Durch unterschiedliche Muster und/oder Markerinformationen kann beispielsweise die Vorrichtung eindeutig identifiziert und/oder eine Information zu der abgebildeten Seite der Vorrichtung (etwa vorne, hinten, links, rechts) ermittelt werden.
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Wenn beispielsweise auf einer Vorrichtung mit der eindeutigen Kennung „123“ an allen vier Seiten ein unterschiedlicher Marker angeordnet ist, könnte die Markerinformation des rechts, links, vorne und hinten auf der Vorrichtung angebrachten Markers jeweils „123-rechts“, „123-links“, „123-vorne" und „123-hinten“ lauten.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Vorrichtung aus dem Bereich des Schüttguthandlings, der Schüttgutbearbeitung und/oder der Schüttgutverarbeitung ist.
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Beispielsweise kann es sich bei der Vorrichtung um eine Förder-, Mess-, Wäge-, Mahl-, Misch, Sieb-, Trocken- und/oder Dosiervorrichtung für Schüttgut handeln.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt dadurch gelöst, dass eine Augmented-Reality-Einrichtung, zum Bereitstellen zumindest einer Benutzerunterstützungs-Information in Bezug auf zumindest eine Vorrichtung oder eine ihrer Komponenten an einen Anwender, die Einrichtung aufweisend
zumindest eine Erfassungseinheit, die zur Aufnahme zumindest eines Abbildes eines Umgebungsausschnitts, in welchem Umgebungsausschnitt die Vorrichtung zumindest teilweise sichtbar ist, eingerichtet ist,
zumindest eine Darstellungseinheit, die dazu eingerichtet ist, die bereitzustellende Benutzerunterstützungs-Information zu erhalten und in dem Abbild oder in einem den Umgebungsausschnitt zumindest teilweise enthaltenen Sichtfeld des Anwenders der Augmented-Reality-Einrichtung einzublenden,
zumindest eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, in dem Abbild ein der Vorrichtung zugeordneten Marker zu identifizieren und den identifizierten Marker auszuwerten, und
zumindest eine Verarbeitungseinheit, die dazu eingerichtet ist, zumindest teilweise basierend auf zumindest einem Ergebnis der Auswertung (i) eine Position, an der die Benutzerunterstützungs-Information in dem Abbild oder in dem Sichtfeld des Anwenders eingeblendet wird, als Einblendposition zu bestimmen und/oder (ii) eine perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information oder Teile davon vorzunehmen, vorgeschlagen wird.
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Alle Vorteile, die in Bezug auf das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben wurden, gelten dabei entsprechend auch für die Einrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Daher kann insoweit an dieser Stelle auf die vorherigen Ausführungen verwiesen werden.
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Die Merkmale, die in Bezug auf das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben wurden, können dabei auch bei der Einrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung entsprechend vorgesehen sein, einzeln und in beliebiger Kombination, sofern sich aus dem Zusammenhang nichts anderes ergibt. Dazu kann die Einrichtung und/oder die Erfassungseinheit, die Darstellungseinheit, die Auswerteeinheit und die Verarbeitungseinheit jeweils dazu eingerichtet sein, entsprechende Verfahrensschritte auszuführen.
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Die Erfassungseinheit, die Darstellungseinheit, die Auswerteeinheit und die Verarbeitungseinheit kann jeweils beispielsweise in Software, in Hardware oder einer Kombination von beidem realisiert sein. Die jeweilige Einheit kann eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung sein. Die jeweilige Einheit kann alternativ oder ergänzend einen Speicher, einen Prozessor, eine Empfangseinrichtung, eine Sendeeinrichtung oder eine beliebige Kombination davon aufweisen.
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Folgende Realisierungen können vorteilhaft einzeln und in beliebiger Kombination vorgesehen sein: Die Erfassungseinheit kann eine Kamera sein oder aufweisen. Die Darstellungseinheit kann ein Bildschirm sein oder aufweisen, insbesondere mit einem Empfangsmodul, das eingerichtet ist zum Empfangen der Benutzerunterstützungs-Information. Die Auswerteeinheit kann Mittel der digitalen Bilderkennung und/oder -verarbeitung aufweisen und diese vorzugsweise auf das Abbild anwenden, um den Marker in dem Abbild zu identifizieren und den identifizierten Marker auszuwerten. Die Verarbeitungseinheit kann eine Recheneinheit sein oder aufweisen. Die genannten Einheiten können vorteilhaft zumindest teilweise untereinander Daten austauschen.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Einrichtung als ein Smartphone, ein Tablet, ein HeadUp-Display oder eine Brille ausgebildet oder ein Teil davon ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen erläutert werden.
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Dabei zeigen:
- 1a eine schematische Querschnittsdarstellung einer Dosiervorrichtung für Schüttgut;
- 1b eine schematische Frontansicht der Dosiervorrichtung aus 1a;
- 2 eine Augmented-Reality-Einrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung;
- 3a ein aufgenommenes Abbild der Dosiervorrichtung aus 1b;
- 3b das Abbild aus 3a mit einer darin eingeblendeten ersten Benutzerunterstützungs-Information;
- 3c das Abbild aus 3a mit einer darin eingeblendeten zweiten Benutzerunterstützungs-Information;
- 3d das Abbild aus 3a mit einer darin eingeblendeten dritten Benutzerunterstützungs-Information; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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1a zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Dosiervorrichtung 1 zum Dosieren von Schüttgut. 1b zeigt eine schematische Frontansicht der Dosiervorrichtung 1 aus 1a.
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Der Dosiervorrichtung 1 wird ein zu dosierendes Schüttgut 3 zugeführt, das dort in einem Aufnahmebehälter 5 der Dosiervorrichtung 1 aufgenommen ist und eine Schüttgutoberfläche 7 ausbildet. Über eine Bodenöffnung 9 gelangt das Schüttgut 3 aus dem Aufnahmebehälter 5 in ein innerhalb eines Horizontalabschnitts 11 drehbar angeordneten Austragsorgans 13, mittels dessen das Schüttgut 3 dann in an sich bekannter Weise aus der Dosiervorrichtung 1 ausgetragen wird und die Dosiervorrichtung 1 über einen Vertikalabwurf 15 verlässt. Das Austragsorgan 11 ist mit einem Motor 17 gekoppelt und kann, kontrolliert durch eine Motorsteuerung des Motors 17, mit einer einstellbaren, variablen Drehzahl gedreht werden. Während des Materialaustrags wird eine Gewichtsänderung eines mit zwei Wägeeinheiten 19 und 21 verwogenen Systems der Dosiervorrichtung 1 erfasst und zur Regelung der Drehzahl des Austragsorgans 11 verwendet. Die Wägeeinheiten 19 und 21 stützen sich ihrerseits an einem Tragegerüst 23 ab.
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Das Schüttgut 3 kann sowohl vor dem Dosiervorgang als auch im Anschluss an den Dosiervorgang in jeweils weiteren Prozessschritten verarbeitet werden, wobei die dazu notwendigen Elemente in 1a nicht gezeigt sind.
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An der Dosiervorrichtung 1 ist auf der (in 1b sichtbaren) frontalen Außenseite des Horizontalabschnitts 11 ein Marker 25 mit einem definierten Streifenmuster angeordnet ( 1b). Der Marker 25 ist innerhalb eines Koordinatensystems 27 der Vorrichtung 1 an einer definierten Stelle und mit definierter Orientierung an der Dosiervorrichtung 1 angeordnet. Das Koordinatensystem 27 ist dabei ein rein definitorisches Konstrukt und nicht ein physischer Teil der Vorrichtung 1 und in den Figuren jeweils nur zur Illustration dargestellt.
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Die Vorrichtung 1 und ihre Komponenten sind durch ein innerhalb des Koordinatensystems 27 definiertes virtuelles Modell abgebildet, das in einer datenbasierten Sammlung hinterlegt ist. Zu jeder Komponente sind dazu Positions-, Orientierungs- und Erstreckungs-Informationen hinterlegt. Anhand der datenbasierten Sammlung kann zu jeder Komponente ein von dieser Komponente innerhalb des Koordinatensystems 27 besetztes Raumvolumen ermittelt werden. Umgekehrt kann anhand der datenbasierten Sammlung zu einem bestimmten Raumvolumen die dort vorgesehene Komponente ermittelt werden. Die Detailtreue, mit der die Komponenten der Vorrichtung 1 in der datenbasierten Sammlung hinterlegt sind kann variieren. Beispielsweise kann eine Komponente durch lediglich einen einzigen Quader angenähert werden, oder es können durch eine Vielzahl von Voxel (Volumen-Pixel; 3D-Pixel) auch Außenverläufe einer Komponente detailliert erfasst werden.
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2 zeigt eine Augmented-Reality-Einrichtung 29 gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.
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Die Augmented-Reality-Einrichtung 29 ist in Form eines Smartphones ausgebildet und weist eine Erfassungseinheit in Form einer Kamera 31, einen Bildschirm 33 sowie eine Darstellungseinheit 35, eine Auswerteeinheit 37 und eine Verarbeitungseinheit 39 auf. Mit der Kamera 31 kann ein Abbild eines Umgebungsausschnitts, in welchem Umgebungsausschnitt die Vorrichtung 1 zumindest teilweise sichtbar ist, aufgenommen werden. Auf dem Bildschirm 33 ist nur rein schematisch ein Abbild einer Vorrichtung dargestellt.
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3a zeigt ein mit der Augmented-Reality-Einrichtung 29 aufgenommenes Abbild 41 eines Umgebungsausschnitts, in dem die Dosiervorrichtung 1 aus 1b sichtbar ist. Die Aufnahmeperspektive des Abbilds 41 ist ausgehend von einer Frontalansicht (wie sie in 1b gewählt ist) nach seitlich links und oben versetzt auf die Vorrichtung 1 gerichtet. Die Perspektive ist auch an dem gedrehten und weiterhin zur Illustration dargestellten Koordinatensystem 27 der Vorrichtung 1 ersichtlich. In dem dargestellten Abbild 41 sind perspektivische Effekte nur schematisch angedeutet; Aus Gründen der einfacheren Darstellbarkeit sind jedoch beispielsweise parallele Linien weiterhin alle parallel, selbst wenn diese in dem Abbild 41 aufgrund der gewählten Perspektive durch eine perspektivische Verzerrung bei dem Abbildungsvorgang tatsächlich schräg verlaufen würden.
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Um einem Anwender der Augmented-Reality-Einrichtung 29, beispielsweise einem Servicemitarbeiter, gezielt Informationen zu den einzelnen Komponenten der Vorrichtung 1 (beispielsweise zu dem Austragsorgan 13, dem Motor 17 oder einer der Wägeeinheiten 19, 21) bereitstellen zu können, können in dem Abbild 41 Benutzerunterstützungs-Informationen eingeblendet werden.
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Hierzu wird in dem aufgenommenen Abbild 41 der Marker 25 identifiziert und der identifizierte Marker 25 ausgewertet. Dabei wird die Darstellung des Markers 25 in dem Abbild 41 ausgewertet. Beispielsweise werden dazu perspektivische Effekte des Markers 25 (etwa eine in dem Abbild auftretende nicht-Parallelität von in der Realität parallelen Kanten des Markers 25) und/oder es wird die Darstellung des bekannten Musters des Markers 25 in dem Abbild 41 ausgewertet (beispielsweise kann ein Vergleich zwischen einer verzerrten Darstellung des Musters im Abbild und dem (bekannten) unverzerrten Muster zumindest als Teil der Auswertung durchgeführt werden). Anhand dieser ermittelten Informationen lässt sich ein Referenzkoordinatensystem 43 in Bezug auf den Marker 25, der unter der für das Abbild 31 gewählten Perspektive betrachtetet wird, definieren. Das Referenzkoordinatensystem 43 ist dabei im dreidimensionalen Raum definiert. Ist das Referenzkoordinatensystem 43 definiert, kann damit umgekehrt auch wieder die Perspektive, unter der das Abbild 41 aufgenommen wurde, ermittelt werden. Das Referenzkoordinatensystem 43 hat seinen Ursprung in der Mitte des Markers 25 und die Markeroberfläche liegt innerhalb der YZ-Ebene des Referenzkoordinatensystems 43. Das Referenzkoordinatensystem 43 ist zur Illustration in 3a am Ort des Markers dargestellt. Das Referenzkoordinatensystem 43 muss dabei nicht zwingend in Erscheinung treten, sondern es genügt prinzipiell, die ermittelten Informationen, mit der sich das Referenzkoordinatensystem 43 aufstellen lässt, im Weiteren zu verarbeiten.
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Da die Frontseite des Horizontalabschnitts 11, auf der der Marker 25 angeordnet ist, in einer Ebene parallel zur YZ-Ebene des Koordinatensystems 27 liegt, sind die X-, Y-, und Z-Achsen der beiden Koordinatensysteme 27 und 43 jeweils parallel zueinander und lediglich die Nullpunkte der beiden Koordinatensysteme 27 und 43 sind (mit bekanntem Verschiebungsvektor) versetzt zueinander. Grundsätzlich könnte das Referenzkoordinatensystem 43 jedoch beliebig gedreht, geneigt und versetzt zu dem Koordinatensystem 27 sein, abhängig davon, wie die Oberfläche des Markers 25 innerhalb des Koordinatensystems 27 verläuft. In jedem Fall lassen sich die Koordinaten eines Ortes, die in Koordinaten des Referenzkoordinatensystems 43 angegeben sind in Koordinaten des Koordinatensystems 27 überführen und umgekehrt.
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Damit kann auch zu jedem Bildpunkt des Abbilds 41, der ein Teil der Vorrichtung 1 zeigt, ein korrespondierender Ort an/auf der Vorrichtung 1 sowohl in Koordinaten des Referenzkoordinatensystems 43 als auch in Koordinaten des Koordinatensystems 27 zugeordnet werden. Dies ist deshalb möglich, da die Orientierung des Referenzkoordinatensystems 43 anhand der ermittelten Informationen (die zur Definition des Referenzkoordinatensystems 43 notwendig sind) bekannt oder ermittelbar ist und damit auch das oben beschriebene virtuelle Modell der Vorrichtung 1 derart gedreht und geneigt werden kann, dass es aus der gleichen Perspektive betrachtet wird, unter der auch die Vorrichtung 1 im Abbild 41 aufgenommen ist. Die dann unter der jeweiligen Perspektive sichtbaren Teile des Modells können auf die Abbildungsebene (also die Zeichenebene der 3a) projiziert werden, womit eine Zuordnung zwischen Orten an/auf der Vorrichtung 1 und Bildpunkten des Abbildes 41 ermittelbar ist.
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Das Muster auf dem Marker 25 ist ein 2D-Code (etwa ein QR-Code oder ein AprilTag), in dem eine eindeutige Kennung der Vorrichtung 1 codiert ist. Aus dem Abbild 41 wird die eindeutige Kennung als Markerinformation aus dem Marker 25 durch Dekodieren des 2D-Codes ausgelesen. Anhand der eindeutigen Kennung wird eine Benutzerunterstützungs-Information von einem entfernten Rechner (beispielsweise einem Cloudrechner) angefordert. Dazu kann die Markerinformation an den entfernten Rechner gesendet werden, woraufhin die Benutzerunterstützungs-Information von dem entfernten Rechner empfangen wird. Neben der Markerinformation kann zusätzlich auch noch eine Komponente der Vorrichtung 1 vorgegeben werden, zu der eine Benutzerunterstützungs-Information gewünscht wird. Beispielsweise kann dazu ein Bildbereich, in dem auf dem Bildschirm 33 dargestellten Abbild 41 durch Berühren markiert und auf diese Weise (durch Einbeziehen einer Zuordnung von unterschiedlichen Bildbereichen zu den jeweiligen Komponenten der Vorrichtung 1) eine Komponente der Vorrichtung 1 ausgewählt werden, zu der eine Benutzerunterstützungs-Information gewünscht wird.
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Die Benutzerunterstützungs-Information ist sowohl einer Komponente der Vorrichtung 1 als auch einer Informationsklasse zugeordnet. Die Zuordnung der Benutzerunterstützungs-Information zu einer Komponente der Vorrichtung 1 ermöglicht es, dass eine Einblendposition für die Benutzerunterstützungs-Informationen komponenten-spezifisch bestimmt werden kann, etwa durch Einbeziehen der datenbasierten Sammlung. Dadurch kann die Benutzerunterstützungs-Information derart in das Abbild 41 eingeblendet werden, dass sie in dem Abbild in der Nähe des Ortes der jeweiligen Komponente oder mit Bezug dazu platziert wird. Dabei kann eine Ausgabeposition, die in Koordinaten des Koordinatensystems 27 oder des Referenzkoordinatensystems 43 angegeben ist, in Koordinaten des Abbildes 41 umgerechnet werden, ganz entsprechend wie dies oben für die umgekehrte Richtung beschrieben wurde. Durch die Zuordnung der Benutzerunterstützungs-Information zu einer Informationsklasse können unterschiedliche Arten von Benutzerunterstützungs-Informationen unterschiedlich dargestellt werden.
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Nachfolgend werden anhand drei Szenarien unterschiedliche Möglichkeiten beschrieben, um etwa einen Servicemitarbeiter als Anwender der Augmented-Reality-Einrichtung 29 bei einer Wartung der Vorrichtung 1 zu unterstützen.
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In einem ersten Szenario kann beispielsweise eine Überprüfung des Motors 17 durchgeführt werden und dazu die Benutzerunterstützungs-Information eine Drehzahl des Motors 17 sein. Dann kann die Benutzerunterstützungs-Information dem Motor 17 (Komponente Motor) und der Informationsklasse „Betriebsparameter“ zugeordnet sein.
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In der datenbasierten Sammlung ist dem Motor 17 eine Ausgabeposition für die Benutzerunterstützungs-Information der Informationsklasse „Betriebsparameter“ im Koordinatensystem 27 der Vorrichtung 1 hinterlegt. Diese Ausgabeposition wird mittels der durch die Markerauswertung ermittelten Informationen in das Referenzkoordinatensystem 43 überführt und damit die Einblendposition in dem Abbild 41 bestimmt. Außerdem wird mittels der ermittelten Informationen eine perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information vorgenommen.
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3b zeigt ein Abbild 45, das das Abbild 41 aus 3a mit der darin eingeblendeten Benutzerunterstützungs-Information 47 für das erste Szenario ist. Die Benutzerunterstützungs-Information 47 ist aufgrund der Informationsklasse als Instrumentendarstellung mit einer Zeigerposition entsprechend der aktuellen Motordrehzahl gewählt. Die Instrumentendarstellung ist durch eine Bezugslinie dem Motor 17 auch visuell in dem Abbild 45 zugeordnet und somit für den Anwender leicht erfassbar. Außerdem ist die Benutzerunterstützungs-Information 47 perspektivisch angepasst dargestellt, wobei die Instrumentendarstellung für den Anwender der Einrichtung 29 bei der Betrachtung des Abbilds 45 als parallel zu einer Ebene der Markeroberfläche wahrgenommen wird.
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In einem zweiten Szenario kann beispielsweise die Wägeeinheit 19 defekt sein und dazu die Benutzerunterstützungs-Information eine Hervorhebung der defekten Wägeeinheit 19 sein.
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Dann kann die Benutzerunterstützungs-Information der Wägeeinheit 19 (Komponente Wägeeinheit) und der Informationsklasse „Hervorhebung“ zugeordnet sein.
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In der datenbasierten Sammlung ist zu der Wägeeinheit 19 eine Ausgabeposition für die Benutzerunterstützungs-Information der Informationsklasse „Hervorhebung“ im Koordinatensystem 27 der Vorrichtung 1 hinterlegt. Diese Ausgabeposition wird mittels der durch die Markerauswertung ermittelten Informationen in das Referenzkoordinatensystem 43 überführt und damit die Einblendposition in dem Abbild 41 bestimmt. Außerdem wird mittels der ermittelten Informationen eine perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information vorgenommen.
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3c zeigt ein Abbild 49, das das Abbild 41 aus 3a mit der darin eingeblendeten Benutzerunterstützungs-Information 51 für das zweite Szenario ist. Die Benutzerunterstützungs-Information 51 ist aufgrund der Informationsklasse als dreidimensional anmutende Umrandung der Wägeeinheit 19 gewählt. Die Umrandung ist direkt am Ort der Wägeeinheit 19 platziert. Außerdem ist die Benutzerunterstützungs-Information 51 perspektivisch angepasst dargestellt. Damit kann dem Anwender etwa bei einer Wartung hilfreiche Unterstützung gegeben werden, so dass zuverlässig die richtige Wägeeinheit 19 (und nicht die gleichartige Wägeeinheit 21) gewartet wird.
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In einem dritten Szenario kann beispielsweise eine Überprüfung des Austragsorgans 13 durchgeführt werden und dazu die Benutzerunterstützungs-Information eine visuelle Darstellung des (Beim Betrieb der Vorrichtung 1 nicht sichtbaren) Austragsorgans 13 sein. Dann kann die Benutzerunterstützungs-Information dem Austragsorgan 13 (Komponente Austragsorgan) und der Informationsklasse „visuelle Darstellung“ zugeordnet sein.
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In der datenbasierten Sammlung ist dem Austragsorgan 19 eine Ausgabeposition für die Benutzerunterstützungs-Information der Informationsklasse „visuelle Darstellung“ im Koordinatensystem 27 der Vorrichtung 1 hinterlegt. Diese Ausgabeposition wird mittels der durch die Markerauswertung ermittelten Informationen in das Referenzkoordinatensystem 43 überführt und damit die Einblendposition in dem Abbild 41 bestimmt. Außerdem wird mittels der ermittelten Informationen eine perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information vorgenommen.
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3d zeigt ein Abbild 53, das das Abbild 41 aus 3a mit der darin eingeblendeten Benutzerunterstützungs-Information 55 für das dritte Szenario ist. Die Benutzerunterstützungs-Information ist aufgrund der Informationsklasse als visuelle Darstellung des Austragsorgan 19 gewählt. Die Visualisierung ist durch gestrichelte Bezugslinien auch dem Ort, an dem sich das Austragsorgan 19 in der Vorrichtung 1 befindet, zugeordnet (also innerhalb des Horizontalabschnitts 11). Dadurch ist die Position der Komponente für den Anwender leicht erfassbar. Außerdem ist die Visualisierung perspektivisch angepasst dargestellt und auch der Eindruck des räumlichen Verlaufs des visualisierten Austragsorgans entspricht dem wahren Verlauf des Austragsorgans 13. Obwohl das verbaute Austragsorgan 13 in dem Abbild 41 nicht sichtbar ist, kann durch die Benutzerunterstützungs-Information 55 diese Komponente 13 dennoch sichtbar gemacht und dadurch dem Anwender hilfreiche Unterstützung gegeben werden.
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In einer alternativen Ausführungsform könnte die Benutzerunterstützungs-Information auch in einem den Umgebungsausschnitt zumindest teilweise enthaltenen Sichtfeld des Anwenders eingeblendet werden. Dazu könnte der Anwender anstatt der Augmented-Reality-Einrichtung 29 eine abgewandelte Augmented-Reality-Einrichtung, beispielsweise in Form einer Brille, die eine Kamera und eine Projeziereinheit zum Einblenden der Benutzerunterstützungs-Information aufweist, einsetzen.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm 100 eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
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In 101 wird ein Abbild eines Umgebungsausschnitts, in welchem Umgebungsausschnitt eine Vorrichtung zumindest teilweise sichtbar ist, aufgenommen. Dies kann beispielsweise mittels der Kamera 31 der Augmented-Reality-Einrichtung 29 erfolgen. Die Vorrichtung kann die in Bezug auf 1a und 1b beschriebene Vorrichtung 1 sein.
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In 103 wird in dem Abbild ein der Vorrichtung zugeordneter Marker identifiziert und der identifizierte Marker ausgewertet. Dies kann mittels der Auswerteeinheit 37 der Augmented-Reality-Einrichtung 29 erfolgen.
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In 105 wird eine in dem Abbild einzublendende Benutzerunterstützungs-Information erhalten. Beispielsweise kann dazu eine Markerinformation aus dem Marker ausgelesen oder anhand des Markers ermittelt werden und anhand der Markerinformation die Benutzerunterstützungs-Information angefordert werden.
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In 107 wird zumindest teilweise basierend auf einem Ergebnis der Auswertung des Markers eine Position, an der die Benutzerunterstützungs-Information in dem Abbild oder in dem Sichtfeld des Anwenders eingeblendet wird, als Einblendposition bestimmt und eine perspektivische Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information oder Teilen davon vorgenommen. Dies kann beispielsweise mittels der Verarbeitungseinheit 39 der Augmented-Reality-Einrichtung 29 erfolgen.
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In 109 wird die Benutzerunterstützungs-Information in dem Abbild oder in einem den Umgebungsausschnitt zumindest teilweise enthaltenen Sichtfeld eines Anwenders der Augmented-Reality-Anwendung eingeblendet. Dies kann beispielsweise mittels der Darstellungseinheit 35 der Augmented-Reality-Einrichtung 29 erfolgen. Das aufgenommene Abbild mit der darin eingeblendeten Benutzerunterstützungs-Information kann dann auf dem Bildschirm 33 ausgeben werden.
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Das Verfahren eignet sich damit vorteilhaft, um eine Benutzerunterstützungs-Information in Bezug auf zumindest eine Vorrichtung oder eine ihrer Komponenten in einer Augmented-Reality-Anwendung einzublenden. Beispielsweise können die in Bezug auf 3b-3d beschriebenen Arten von Benutzerunterstützungs-Information eingeblendet werden.
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Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Zeichnungen und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dosiervorrichtung
- 3
- Schüttgut
- 5
- Aufnahmebehälter
- 7
- Schüttgutoberfläche
- 9
- Bodenöffnung
- 11
- Horizontalabschnitt
- 13
- Austragsorgan
- 15
- Vertikalabwurf
- 17
- Motor
- 19
- Wägeeinheit
- 21
- Wägeeinheit
- 23
- Tragegerüst
- 25
- Marker
- 27
- Koordinatensystem der Vorrichtung
- 29
- Augmented-Reality-Einrichtung
- 31
- Kamera
- 33
- Bildschirm
- 35
- Darstellungseinheit
- 37
- Auswerteeinheit
- 39
- Verarbeitungseinheit
- 41
- Abbild
- 43
- Referenzkoordinatensystem
- 45
- Abbild
- 47
- Benutzerunterstützungs-Information
- 49
- Abbild
- 51
- Benutzerunterstützungs-Information
- 53
- Abbild
- 55
- Benutzerunterstützungs-Information
- 100
- Ablaufdiagramm
- 101
- Aufnehmen eines Abbilds eines Umgebungsausschnitts, in dem eine Vorrichtung zumindest teilweise sichtbar ist
- 103
- Identifizieren eines der Vorrichtung zugeordneten Markers in dem Abbild und Auswerten des identifizierten Markers
- 105
- Erhalten einer in dem Abbild einzublendenden Benutzerunterstützungs-Information
- 107
- Bestimmen einer Einblendposition der Benutzerunterstützungs-Information in dem Abbild oder in dem Sichtfeld eines Anwenders und Vornehmen einer perspektivischen Anpassung der Benutzerunterstützungs-Information oder Teilen davon, jeweils zumindest teilweise basierend auf einem Ergebnis der Auswertung des Markers
- 109
- Einblenden der Benutzerunterstützungs-Information in dem Abbild oder in einem den Umgebungsausschnitt zumindest teilweise enthaltenen Sichtfeld des Anwenders
- X, Y, Z
- Koordinatenachse