Digital Twins and Extended Reality as Assistance in Manufacturing Systems

Der zunehmende Bedarf an individuell gefertigten Produkten bedingt einen Wandel in der Produktion. Produktionssysteme, die eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit auf Veränderungen in der Produktion aufweisen, erfahren eine zunehmende Anwendung. Ein weiterer Wandel, der unter dem Schlagwort Industry 5.0 beobachtet werden kann, ist der zur Mensch-orientierten Produktion. Der Anwender erzeugt individuelle Güter mit Unterstützung der Produktionssysteme.

Die Extended-Reality-Technologie erleichtert die Rekonfigurationsprozesse anpassungsfähiger Produktionsanlagen. Auch bei der Planung von Robotertrajektorien kann Extended-Reality eine Erleichterung sein, indem die Trajektorien im Arbeitsumfeld gezeichnet werden können, statt diese numerisch zu definieren.
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Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der Frage, inwiefern Extended Reality in Form eines solchen Assistenzwerkzeugs eine Schnittstelle zwischen dem Human Operator und dem Produktionssystem darstellen kann. Zu diesem Zweck wird ein Assistenzwerkzeug zur Planung von Trajektorien in der Produktionsanlage entworfen. Die XR-Anwendung erlaubt es dem Anwender, Trajektorien zu zeichnen und diese in einer virtuellen Simulation zu testen, bevor sie für die physischen Robotermodelle Verwendung finden.
Die technische Validierung der Anwendung ergab, dass XR eine geeignete Schnittstelle zwischen dem Anwender und der Produktionsanlage bildete.

Increasing demand for customized products is changing production. Production systems that react quickly to changes in production are increasingly being used. Another change that can be observed under the keyword Industry 5.0 is that of human-oriented production. The human operator produces individual goods with the support of production systems.

Extended reality technology facilitates the reconfiguration processes of adaptive production systems. Extended reality can also facilitate the planning of robot trajectories by allowing the trajectories to be drawn in the work environment instead of defining them numerically.
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The purpose of this thesis is to investigate the extent to which extended reality in the form of such an assistance tool can provide an interface between the human operator and the production system. For this purpose, an assistance tool for planning trajectories in the production system is designed. The XR application allows the human operator to draw trajectories and test them in a virtual simulation before they are used for the physical robot models.
The technical validation of the application showed that XR is a suitable interface between the human operator and the production plant.