A Mixed Reality Chainsaw Simulation

Dolmar ist eines der weltweit führenden Unternehmen in der Motorgeräteindustrie. Zur Produkteinführung der neuen Motorsäge PS-5000 beauftragte Dolmar das Fraunhofer IGD mit der Entwicklung einer realitätsnahen Simulation eines typischen Arbeitsvorgangs mit Motorkettensägen mittels Mixed Reality Technologie: Das Sägen einer Holzscheibe mit einem vorgegebenen Gewicht, eine offizielle Disziplin bei Waldarbeitermeisterschaften. Eines der Ziele der Entwicklung war, komplexe Technologien - Mixed Reality, Computer Vision, Haptiksimulation - in ein bekanntes Interface zu integrieren, um dem Benutzer eine sofortige, intuitive Bedienung ohne Einübungsphase zu ermöglichen.

Hardware Installation

Mittelpunkt der Simulation ist eine modifizierte Kettensäge als Interaktionsgerät. Motor und Vergaser wurden entfernt und durch Elektronik ersetzt. Am Schwert wurden LEDs für das Tracking integriert, Sensoren für Gasgriff und Anlasser angebracht und Vibrationsmotoren für eine realistische haptische Wiedergabe der Motorvibrationen eingebaut. Die Visualisierung besteht aus einer Projektion, die das photorealistische Szenario eines norddeutschen Bauernhofes mit Traktoren, Tieren und Pflanzen zeigt. Im Vordergrund steht das 3D Modell eines Holzsägebocks, auf dem ein Stamm aus Kiefernholz liegt. Vor der Projektionsleinwand steht eine abstrakte Nachbildung eines Sägebocks, mit einem Plexiglasrohr statt eines Holzstamms. Zusammen mit der modifizierten Kettensäge dient dieses Objekt der Vermittlung der Haptik während des Sägevorgangs. Der Plexiglasstamm senkt sich, sobald die laufende Kettensäge Kraft auf ihn ausübt und simuliert so den Widerstand beim Durchschneiden eines Stammes. Über dem Sägebock hängt eine Kamera, über die die Position der Kettensäge aus den LEDs an deren Schwert ausgelesen wird.

Virtuelles Scheibenschneiden

Zu Beginn sieht und hört man die Szene des Bauernhofes. Ein Traktor steht auf dem Hof, Katzen sitzen vor der Eingangstüre, im Hintergrund hört man Kühe muhen und Vögel zwitschern. Der Benutzer hebt die reale Kettensäge auf und zieht den Anlasser. Die ländliche Ruhe wird durch das laute Motorengeräusch aus den Lautsprechern übertönt. Der Motor heult auf, sobald der Gasgriff gezogen wird. Die Kamera zoomt auf den Sägebock und man sieht, wie sich darüber ein 3D Modell der Kettensäge analog zu der realen Kettensäge in der Hand des Benutzers bewegt. Das Schwert der Kettensäge wird auf dem Plexiglasstamm angesetzt und Gas gegeben. Der Plexiglasstamm senkt sich, während man in der Projektion sieht, wie die virtuelle Säge in den Baumstamm sägt und die Späne fliegen. Sobald der Stamm durchgesägt wurde, wird die geschnittene Holzscheibe und ihr Gewicht als Closeup angezeigt. Der Motorenlärm verstummt.

Roadshow

Die Cybersaw wurde als Mittelpunkt von Dolmars Messeauftritt auf der weltweit führenden Fachmesse für den Garten- und Freizeitmarkt gafa 2006 in Köln präsentiert und ging in den folgenden Wochen auf eine Roadshow in den USA. Eigens dafür wurde ein modulares und kompaktes Transportsystem entwickelt. Dadurch kann die gesamte Installation kostengünstig auf der Fläche einer Europalette verschickt und von Laien vor Ort installiert werden. Der Erfolg der Cybersaw hat sich durch die Reaktion von vielen hundert begeisterten Benutzern während der Messe und der Roadshow gezeigt.