Augmented-Reality-Messwertaufnehmer für magnetische Felder (AURA)

Status:

abgeschlossen 04/2023

Zielsetzung:

Das Gefährdungspotenzial magnetischer Felder am Arbeitsplatz ist für Beschäftigte vergleichsweise schwierig zu erfassen, da die Felder nicht sichtbar sind. Abstandsregelungen zum Schutz der Beschäftigten, z. B. bei Personen mit Herzschrittmachern, können ohne klare Kennzeichnungen in der Praxis nicht immer problemlos umgesetzt werden. Eine Visualisierung der Felder kann zu einem besseren Verständnis der Expositionssituation und somit zu mehr Sicherheit am Arbeitsplatz führen.

Die Erstellung von z. B. Skizzen erweist sich in der Praxis jedoch oft als aufwändig und ist aufgrund der zweidimensionalen Darstellung teilweise nicht leicht verständlich. Ziel des Projekts AURA (Augmented-Reality-Messwertaufnehmer für magnetische Felder) war es daher, Messwerte magnetischer Flussdichten direkt mittels Augmented-Reality-Technologie im Videobild eines Smartphones darzustellen. Diese Darstellung soll automatisch während der Messung an einer Feldquelle erfolgen. Somit entsteht kein Mehraufwand für die Visualisierung. Bilder und Videos des Arbeitsplatzes mit Einblendungen der gemessenen Felder und den nötigen Sicherheitsabständen können den Beschäftigten nach einer Messung zur Verfügung gestellt werden. So können diese die Expositionssituation leicht verständlich erfassen und einschätzen, wo sie sicher arbeiten können.

Aktivitäten/Methoden:

Im Projekt wurde eine prototypische Umsetzung der Kombination aus einem Magnetfeldmessgerät und einem Smartphone für die Augmented-Reality-Technologie getestet und weiterentwickelt. Verschiedene Formen der Visualisierung wurden verglichen, um eine möglichst einfache und effektive Darstellung der Messwerte und Sicherheitsabstände zu gewährleisten. Bei Schulungsveranstaltungen und im Austausch mit Unfallversicherungsträgern wurden der Prototyp vorgestellt und Feedback zur Weiterentwicklung eingeholt. Die eingesetzte Augmented-Reality-Technologie wurde kontinuierlich verbessert und die Möglichkeit der gleichzeitigen Betrachtung der virtuellen Objekte mit unterschiedlichen Endgeräten wurde umgesetzt. Weiterhin wurde untersucht, ob die Daten einmal vermessener Anlagen so gespeichert werden können, dass ihre Darstellung in Augmented Reality zu einem späteren Zeitpunkt an derselben Anlage weiterhin automatisch möglich ist. Im Rahmen einer Masterarbeit wurde eine Abschätzung für die zu erwartende räumliche Genauigkeit der Messungen in verschiedenen Situationen ermittelt.

Video: AURA in einem Praxisbeispiel

Demofilm (nicht barrierefrei)

Das Video zeigt die Ergebnisse einer im Rahmen des AURA Projekts durchgeführten Masterarbeit. Ein Smartphone ist mit einem Messgerät für magnetische Felder verbunden und das Videobild des Smartphones stellt aufgenommene Messwerte an einer Widerstandsschweißanlage räumlich korrekt dar. Die Messwerte werden als farbig codierte Kugeln visualisiert, wobei die Farben (grün bis rot) anzeigen, ob zulässige Werte gemäß einem ausgewählten Regelwerk überschritten sind. Die Augmented-Reality-Technologie des Smartphones ermöglicht es, die Position des Smartphones zu verändern, während die Messwerte im Videobild weiterhin an der korrekten Stelle im Raum dargestellt werden. Einzuhaltende Sicherheitsabstände werden mittels eines Quaders leicht verständlich visualisiert und die Szene kann mittels eines zweiten Smartphones gleichzeitig aus einer anderen Perspektive betrachtet werden. Eine Untersuchung ergab, dass das Verständnis der Expositionssituation durch AURA-Bilder verbessert wird.

Ergebnisse:

Im Rahmen einer Masterarbeit wurde aufbauend auf einem Prototyp das AURA-System entwickelt. Dabei flossen wiederholt Erkenntnisse aus Feldversuchen zurück in die Entwicklung und Optimierung des Systems. So konnte eine leicht bedienbare Benutzeroberfläche zusammen mit einer gut verständlichen Darstellung der Inhalte erzielt werden. Bei vielen praktischen Testeinsätzen von AURA zeigte sich, dass die räumliche Präzision des Systems ausreichend genau ist, um für den Arbeitsschutz hilfreiche Ergebnisse zu liefern.

Mittels des frei verfügbaren Software Development Kit ARCore und einer Online-Echtzeitdatenbank wurde die Möglichkeit geschaffen, die Augmented-Reality-Szene gleichzeitig mit einem zweiten Smartphone aus einer anderen Perspektive zu betrachten. Damit wird es neben dem Messpersonal auch weiteren Personen ermöglicht, die Expositionssituation schnell und einfach zu erfassen. Theoretisch ist es mit dieser Technologie auch möglich, zu späterer Zeit an die Anlage zurückzukehren und die Szene erneut zu betrachten. Jedoch wurde diese Thematik im Projekt nicht weiter vertieft.

Die gesamte Funktionalität des AURA-Systems wird anschaulich im Video auf der IFA-Webseite zum Projekt erläutert.

Ein Teil der Masterarbeit bestand in einer Onlinebefragung zum AURA-System. Dabei konnte gezeigt werden, dass mit AURA erstellte Bilder das Verständnis einer Expositionssituation verbessern können. Dies kann zu mehr Sicherheit am Arbeitsplatz führen. Zum Beispiel zeigte die Umfrage, dass Befragte mit Zugang zu AURA-Bildern signifikant weniger Fehler bei sicherheitsrelevanten Fragen machten als Befragte, die nur einen klassischen Messbericht ohne AURA-Bilder zur Verfügung hatten. Für weitere Details sei auf die Veröffentlichungen verwiesen.

Das AURA System kommt seit März 2022 regelmäßig bei Seminaren zu niederfrequenten elektromagnetischen Feldern der Berufsgenossenschaft Energie Textil Elektro Medienerzeugnisse (BG ETEM) zum Einsatz. Es ermöglicht den Teilnehmenden ein besseres Verständnis der Ausmaße der vorhandenen Magnetfelder und der benötigten Sicherheitsabstände. Zudem kommt es bei Messungen des Instituts für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) zum Einsatz, wobei die gewonnen Bilder zu einer besseren Verständlichkeit der Messberichte beitragen.

Stand: