Beschreibung
System und Verfahren zur Informationsdarstellung
Die Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Informationsdarstellung .
Ein derartiges System und Verfahren kommt beispielsweise im Bereich der Automatisierungstechnik, bei Produktions- und Werkzeugmaschinen, bei Diagnose-/Serviceunterstützungssystemen sowie für komplexe Komponenten, Geräte und Systeme, wie beispielsweise Fahrzeuge und industrielle Maschinen und Anlagen zum Einsatz, insbesondere im speziellen Kontext des Anwendungsfeldes "Augmented Reality im Service" .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bereitstellung von Informationen und Funktionen im Hinblick auf die Anwenderfreundlichkeit zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein System sowie ein Verfahren mit den in den Ansprüchen 1 bzw. 14 angegebenen Merkmalen gelöst.
Viele komplexe Tätigkeiten in den Bereichen Service, Wartung und Produktion erfordern ein hohes Maß an unterstützenden Informationen und Funktionen am richtigen Ort und zur richtigen Zeit. Mobile Augmented Reality (AR) -Technologie ermöglicht in diesen Bereichen einen Zugriff auf einen sehr umfangreichen Datenbestand. Informationsmanagementsysteme bieten Zugriff auf eine Vielzahl von Informationen, für die Erledigung einer konkreten Aufgabe wird aber nur ein Teil aus diesem Pool gebraucht. Welche Informationen benötigt werden, ist abhängig vom Kontext und der Aufgabe des Benutzers. In gebräuchlichen Informationsmänagementsystemen muss sich der Benutzer die für ihn zum aktuellen Zeitpunkt interessanten Informationen erst suchen, was oft erheblichen Zeitaufwand bedeutet. Traditionelle Benutzungsoberflächen erfordern in der Regel mehr oder weniger komplexe Such- und/oder
Navigationsdialoge um die entsprechende Information oder Funktion zu finden. Sie sind in ihrer Struktur und ihrem Look & Feel meist statisch, bieten häufig eine Vielzahl von Optionen, von denen zur Erledigung einer konkreten Aufgabe jedoch nur ein Teil gebraucht wird, und sie können nur bedingt an die aktuellen Bedürfnisse des Benutzers angepasst werden. Weitere Anforderungen an die Benutzungsoberfläche mobiler AR-Systeme ergeben sich aus der Größe der Displays, die wesentlich kleiner als PC-Monitore sind (sog. "Babyface"). Um eine Überfüllung des Displays (Display clutter) zu vermeiden, sollten möglichst nur solche Informationen und Funktionen dargestellt werden, die für den Benutzer in seinem aktuellen Kontext Bedeutung haben. Dies gilt in verstärktem Maße für solche Augmented Reality- Systeme, bei denen computergenerierte Informationen (z. B. mit einem Head-Mounted Display) direkt in das Blickfeld des Benutzers eingeblendet werden und so die Wirklichkeit überlagern. Die Schwierigkeit besteht also darin, aus einem sehr großen Datenbestand die vom Benutzer für seine Aufgabe wirklich benötigten Informationen und Funktionen herauszufiltern und sie ihm in angemessener Form auf einem mobilen AR-System zu präsentieren.
Aktuelle Informationsmanagementsysteme sind bisher nur auf stationäre Systeme ausgerichtet. Weit verbreitete grafische Benutzungsoberflächen (Desktop-Metapher) ermöglichen dem Benutzer individuelle Anpassungen, wie Direktzugriffe auf häufig benötigte Informationen und Funktionen (z. B. über Verknüpfungen auf dem Desktop) oder das Ausblenden und Modifizieren von Symbolleisten. In gängigen Betriebssystemen sind Suchfunktionen integriert, die über umfangreiche konfigurierbare Kriterien verfügen, die das Auffinden von Informationen am lokalen Arbeitsplatz, im lokalen Netzwerk oder auch im Internet ermöglichen. Im Internet gibt es zudem eine Vielzahl von Suchmaschinen, die häufig auf bestimmte Aufgabenstellungen spezialisiert sind. Die Option einer Volltextsuche ermöglicht die Suche nach Kriterien, die beim
Aufbau der entsprechenden Informationsdatenbanken nicht berücksichtigt worden sind. Offline-Suchsysteme führen nach Benutzervorgaben selbstständig Recherchen im Internet durch. Alle beschriebenen derzeitigen Lösungen erfordern vom Benutzer ein hohes Maß an Planung und konkreten Vorgaben an das System. Während dem Benutzer in der Regel klar ist, in welchem Kontext er bestimmte Informationen sucht, muss er dies dem System über aufwändige Kriterienspezifikationen mitteilen. Für kurzfristige Aufgabenstellungen ist hier der notwendige Aufwand häufig zu hoch, um zu brauchbaren Ergebnissen zu kommen.
Die vorliegende Erfindung bietet ein Werkzeug in Form eines Systems zur Bereitstellung von Informationen und Funktionen, welches im Folgenden auch Kontextnavigator genannt wird, das dem Benutzer mobiler AR-Systeme abhängig von seinem Kontext (Ort, Aufgabe, Personen, Arbeitsobjekt) Informationen und/oder Funktionen anbietet. Der Kontextnavigator ermöglicht es, schnell und effizient auf Informationen aus einem umfangreichen Datenbestand zuzugreifen, indem er dem Benutzer eine sinnvolle Vorauswahl anbietet. Diese Vorauswahl wird dynamisch aus dem aktuellen Kontext generiert: Je nach seiner räumlichen Position, dem aktuellen Arbeitsobjekt, der Arbeitsaufgabe sowie möglichen Kommunikationspartnern erhält der Benutzer eine angepasste Auswahl an Informationen und Funktionen. Räumlicher Kontext, Arbeitsobjekte (z. B. Komponenten) und Kommunikationspartner (weitere anwesende Personen) werden vom System automatisch über AR-Tracking erfasst, Arbeitsaufgaben bzw. Arbeitsabläufe überwacht und steuert eine Workflow-Engine . Der Benutzer kann entscheiden, welche der automatisch erkannten Objekte in seinem mobilen AR-System angezeigt werden, er kann manuell (z. B. über eine Suche) zusätzliche Elemente hinzufügen, und er hat ständig direkten Zugriff auf die von ihm ausgewählten Objekte. Die mobile Anwendung eines Computersystems stellt im Vergleich zum Büroarbeitsplatz erhöhte Anforderungen hinsichtlich eines effizienten und schnellen Zugriffes auf die benötigten Daten,
bietet aber zugleich die Möglichkeit, aus dem räumlichen Kontext heraus Informationen darüber zu beziehen, welche Informationen oder Funktionen für den Benutzer in der aktuellen Situation wichtig oder nützlich sind.
Der Kontextnavigator erkennt mit Hilfe eines AR- Trackingsystems den räumlichen Kontext (Standort, Komponenten, anwesende Personen) und mit Hilfe einer Workflow-Engine den Arbeitskontext des Benutzers. Aufgrund dieser Informationen passt sich die Benutzungsoberfläche an und zeigt die Informationen und Funktionen an, die im aktuellen Kontext - also z. B. für den aktuellen Arbeitsschritt an der aktuellen Komponente - sinnvoll sind. Der Kontextnavigator wirkt wie ein dynamischer Filter auf den Datenbestand und ist somit in der Lage, die "passenden" Informationen und Funktionen zum richtigen Zeitpunkt zur Verfügung zu stellen. Der Benutzer hat die Möglichkeit, auf mehrere Kontextobjekte direkt zuzugreifen. Diese werden ihm in der Anzeige durch kontextspezifische Menüs dargeboten, welche den Zugriff auf die jeweiligen Informationen und
Funktionen ermöglichen. In diesen kontextspezifischen Menüs sind u. U. Referenzen auf "verwandte" Kontextob ekte enthalten (z. B. auf Komponenten, die funktional mit der aktuell bearbeiteten Komponente verknüpft sind) . Der Benutzer kann die ihm dargebotenen Kontextobjekte jederzeit wieder aus der Anzeige entfernen, wenn er sie nicht mehr benötigt.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Trackingsystem eingesetzt, das ist ein System, das Objekte (z. B. Räume, Maschinen, Komponenten) erfassen und erkennen kann. Die
Erfassung erfolgt vorteilhaft über eine Bilderfassungseinheit. Die erfassten Informationen werden in einer Rechnereinheit ausgewertet. Mit Hilfe des Trackingsystems wird der Standort des Benutzers und der Kontext, in dem er sich befindet, ermittelt und diese Informationen an die
Rechnereinheit weitergeleitet. Unter dem Begriff Kontext sind Informationen zu verstehen, die im örtlichen, zeitlichen oder
funktionalen Zusammenhang mit dem Benutzer stehen, so z. B. seine konkrete Arbeitssituation, seine örtliche Umgebung, seine Blickrichtung und sein Blickfokus, aber auch das Vorliegen von externen Störungen oder Informationen, die für den Benutzer relevant sein könnten. Die Generierung der
Meldungen über externe Störungen und Informationen erfolgt in ersten Steuermitteln. Dazu zählt auch das Informationssystem, welches durch die gegebenen Kontexthinweise "filtert" und die Informationen zur Verfügung stellt, die im Moment relevant sind. Ist ein bestimmter Kontext vom Trackingsyste erfasst, bildet er ein sogenanntes Kontextobjekt und erscheint symbolisch in einer Art "Taskleiste" als "Button" . Durch die Bedienung dieser "Buttons", also der zweiten Steuermittel, kann der Benutzer zwischen verschiedenen Kontextobjekten wechseln. Jedes Kontextobjekt hat sein eigenes Menü, in dem u. a. die Option enthalten ist, das Kontextobjekt aufzugeben. Mit Hilfe eines für Augmented-Reality-Anwendungen üblichen Trackingsystems werden somit die Möglichkeiten und Potentiale der Kontexterfassung auf das Design, die Struktur und die Organisation einer Benutzeroberfläche übertragen, um eine intuitive, schnelle und benutzerfreundliche Navigation, Orientierung und Bedienbarkeit zu gewährleisten. Der Benutzer bleibt dadurch mobil, dass die Anzeigevorrichtung als Display eines mobilen RechnerSystems ausgebildet ist. Der Kontext- navigator und seine Bestandteile sind auf einem oder mehreren mobilen oder stationären RechnerSystemen implementiert.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
FIG 1 die Funktionsweise des Kontextnavigators im Überblick, FIG 2 ein Kontextobjekt mit Informationen,
Funktionen und Notizen,
FIG 3 den Kontextnavigator visualisiert auf einem Hand-held Display,
FIG 4 den Kontextnavigator visualisiert auf einem Head-Mounted Display, FIG 5 eine Veranschaulichung des Kontextnavigators beim Granularitätslevel 1,
FIG 6 eine Veranschaulichung des Kontextnavigators beim Granularitätslevel 1 bei veränderter räumlicher Position gegenüber FIG 5,
FIG 7 eine Veranschaulichung des Kontextnavigators bei einer Veränderung des Granularitätslevels ,
FIG 8 eine Veranschaulichung des Kontext- navigators bei einem auf Level 3 geänderten Granularitätslevel,
FIG 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Kontextnavigators und
FIG 10 bis FIG 20 Ansichten einer Benutzeroberfläche auf einer Anzeigevorrichtung des
Kontextnavigators .
Im Folgenden werden anhand der Figuren 1 bis 3 die verwendeten Komponenten und ihr Zusammenwirken erläutert . Zuerst wird ein Überblick über die benutzten Begriffe gegeben. Ein Kontextobjekt 6 enthält einen gefilterten Datensatz aus einem Datenbestand 7, z. B. einer Datenbank, der Zugriff auf Informationen 8 und Funktionen 9 ermöglicht. Kontextobjekte 6 werden durch die Kontextregistrierung 21, 22 aus dem realen Kontext erzeugt. Der Kontextmanager 23 ist das zentrale Element des Kontextnavigators 30 und dient der Verwaltung der Kontextobjekte 6. Der Kontextmanager 23 ist dafür zuständig, dass neue Kontextobjekte 6 für den Benutzer 3 in die Kontextanzeige 29 übernommen werden. Als zusätzlicher Filter dient der Granularitätsregler 24. Die Objekte in der Kontextanzeige 29 werden dem Benutzer 3 in Form kontextspezifischer Menüs 20 präsentiert. Über
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ihre speziellen Eigenschaften sowie die zugehörigen Informationen 8 und Funktionen 9. In Spalte A wird der Typ des jeweiligen Kontextobjekts 6 angegeben, in Spalte B die zugehörigen Subtypen. Die Spalten C, D sowie E enthalten Informationen über spezielle Eigenschaften der Kontextobjekte 6, nämlich ob sie automatisch generiert (Spalte C) , automatisch angezeigt ,(Spalte D) bzw. granulierbar (Spalte E) sind. In Spalte F werden die zugehörigen Informationen 8, in Spalte G die zugehörigen Informationen 9 aufgelistet. 0
Tabelle 1: Typen von Kontextobjekten 6
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Kontextabfrage passend zum Hauptkontextobjekt. Im nächsten Schritt will der Benutzer 3 Ersatzteile für die defekte Maschine bestellen. Er aktiviert das Kontextob ekt 16 "Maschine" (siehe FIG 17) und ruft das Hauptmenü mit dem entsprechenden Button 19 auf (siehe FIG 18) . Das kontextspezifische Menü 20 (siehe FIG 19) bezieht sich jetzt auf das Kontextobjekt 16 der Maschine XHC241 als neuen Hauptkontext. In FIG 20 ist die angezeigte Liste 18 der Ersatzteile dargestellt. Der Benutzer 3 kann also eine Vielzahl von Informationen verwalten, ohne lange suchen zu müssen bzw. seine Benutzeroberfläche überladen zu haben. Dafür nutzt er die beschriebene dynamische und kontextabhängige Anzeigeoberfläche 1 und Informationssysteme für Mobile Computing wie den Kontextnavigator 30.
Eine Vielzahl von Technologien und Informationen sind heute verfügbar, um Benutzer 3 bei Aufgaben in Wartung, Service und Produktion zu unterstützen. Der entscheidende Schritt durch den Kontextnavigator 30 besteht in der Integration der unterschiedlichen Technologien und der Vereinheitlichung des
Informationszugriffs in einer den Benutzer 3 aktiv unterstützenden Weise. Technologien wie AR-Tracking und Workflow-Management-Systeme bieten ein großes Potenzial, durch Kontexterfassung den Zugriff auf Informationen 8 und Funktionen 9 bedarfsgerecht und in höchstem Maße benutzerfreundlich zu gestalten. Der Kontextnavigator 30 gewährleistet durch die Gestaltung und Strukturierung der Benutzungsoberfläche eine intuitive, schnelle und benutzerfreundliche Navigation und Orientierung in Informations- und tatsächlichen Räumen.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung somit ein System und Verfahren zur Informationsdarstellung, sowie ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens, welche die Bereitstellung von Informationen 8 und Funktionen 9 aus einem Datenbestand 7 im Hinblick auf die Anwenderfreundlichkeit verbessern. Das System zur
Informationsdarstellung enthält eine Anzeigevorrichtung 1 zum Anzeigen von in Abhängigkeit von einem Kontext eines Benutzers 3 aufgerufenen Informationen 8 und Funktionen 9.