Testlösungen für AR/VR (Augmented Reality und Virtual Reality)

Augmented Reality überlagert die reale Welt, Virtual Reality ersetzt sie, Mixed Reality verbindet beides. Zusammen bilden sie XR, eXtended Reality oder erweiterte Realität. Da diese Technologien zunehmend in den Bereichen Verbraucherelektronik, industrielle Trainings, Gesundheitswesen und Außendienst zum Einsatz kommen, steigen die Erwartungen hinsichtlich Konsistenz und Komfort.

Mit dem Übergang von Smart Glasses und Headsets aus den Innovationslaboren in die Serienproduktion rückt die konstante Qualität von Optik, Sensorik und Tracking in in den Fokus. Stabile Performance wird damit zur Aufgabe in der Fertigung und nicht mehr ausschließlich eine Frage des Designs.

Averna begleitet OEMs und Contract Manufacturer über den Produktlebenszyklus hinweg, von der Validierung in Forschung und Entwicklung über die Fertigungssteigerung bei der Einführung neuer Produkte (NPI) bis hin zu EOL-Tests am Ende der Fertigung. Unsere konfigurierbare AR/VR/MR-Kalibrierplattform und unsere automatisierten Teststationen sorgen für wiederholbare Messungen, einen skalierbaren Einsatz und Stabilität auf Fertigungsniveau.

Die technischen Herausforderungen bei der Herstellung immersiver Geräte

Für echte Immersion und das Eintauchen in virtuelle Welten ist höchste Präzision unverzichtbar. Schon geringfügige optische Fehlausrichtungen, eine instabile IMU-Kalibrierung oder Abweichungen bei der Verfolgung können das Nutzererlebnis beeinträchtigen und die Produktausbeute negativ beeinflussen. Die Sicherstellung dieser Präzision über Schichten, Fertigungslinien und weltweite Standorte hinweg bringt zusätzliche Komplexität mit sich:

• Bewahren der Ausrichtung zwischen Kamera und IMU bei mehrachsigen Bewegungen
• Sicherstellen der objektiven optischen Leistung von Near-Eye-Displays (NED)
• Überwachen der Kalibrierungsstabilität bei wechselnden Temperaturen und Vibrationen

Sie benötigen standardisierte Mess- und Automatisierungstechnik, da sonst die Produktschwankungen zunehmen und die Ausbeute darunter leidet.

Standardisierter Ansatz zum Kalibrieren und Testen von AR/VR/MR

Averna begegnet diesen Fehlerquellen mit einer standardisierten AR/VR/MR-Kalibrierplattform, die speziell für immersive Geräte entwickelt wurde. Unsere Lösungen umfassen:

• Mehrachsige Bewegungsplattformen zum Kalibrieren von Kameras und IMUs
• Objektive optische Messverfahren (MTF, Verzerrung, Sichtfeld)
• Arbeitsabläufe für die automatisierte optische Ausrichtung
• Validierung von Sensoren und Ortungssystemen unter kontrollierten Bedingungen
• Sichere Halterungen in Produktionsqualität

Die Methodik wird in Form konfigurierbarer Teststationen mit fertigungsgerechtem Zubehör, sequenzierten Testrezepten und Datendiensten bereitgestellt, die in MES/OPC UA eingebunden sind. Auf diese Weise bleiben die Ergebnisse in den Bereichen F&E, NPI und EOL konsistent. Wenn eine Skalierung erforderlich ist, replizieren wir die Stationen (nach Bauplan) an verschiedenen Standorten und bewahren GR&R und SPC. Auf diese Weise lässt sich der Durchsatz steigern, ohne dass die Messgenauigkeit beeinträchtigt wird, die für Fertigungsleistung, Komfort und Markenimage entscheidend ist.

Um bei immersiven Geräten für gleichbleibende Leistung zu sorgen, sind mehr als nur isolierte Kalibrierungsschritte erforderlich. EXtended-Reality-Tests im Fertigungskontext erfordern integrierte optische Messsysteme, bewegungsgesteuerte Sensorkalibrierung, die Validierung eingebetteter Subsysteme sowie kontrollierte Umgebungen, die auf Wiederholbarkeit ausgelegt sind.

AR/VR-Geräte vereinen Optik, Sensorik, Elektronik und Konnektivität in einem präzise integrierten System. Das folgende Diagramm veranschaulicht den Umfang der AR/VR-Testabdeckung von Averna für diese Teilsysteme.

Architektur für optische Messungen

Die Leistung von Near-Eye-Displays wirkt sich unmittelbar auf die wahrgenommene Schärfe und Ausrichtung aus. In der Produktion müssen diese Parameter unter kontrollierten Bedingungen und mit festgelegten Toleranzen gemessen werden.

Die AR/VR-Testsysteme von Averna nutzen präzise optische Teststationen mit fester Erfassungsgeometrie und mechanisch begrenzter Positionierung. Dadurch wird ein Eingreifen des Bedieners ausgeschlossen und eine deterministische Ausrichtung zwischen dem zu prüfenden Gerät und dem Messsystem sichergestellt.

Die Bildqualität wird mit objektiven Methoden wie der MTF-Analyse und der Distorsionsmessung bewertet. Das Sichtfeld wird mithilfe kalibrierter optischer Referenzen und unter kontrollierten Beleuchtungsbedingungen gemäß festgelegter Spezifikationen überprüft. Die Überprüfung der Anzeigetaktung und der Bildwiederholfrequenz kann ebenfalls einbezogen werden, um eine gleichbleibende visuelle Leistung in allen Betriebsmodi sicherzustellen.

Für Anwendungen, die eine hohe optische Präzision erfordern, können Abläufe zur aktiven Ausrichtung integriert werden, um die Positionierung der Komponenten während der Montage dynamisch anzupassen und zu überprüfen.

Daraus ergibt sich eine Messarchitektur, die auf Wiederholbarkeit ausgelegt ist. Dasselbe Gerät, das während der technischen Validierung getestet wurde, kann in der Fertigung mit gleichwertigen Methoden charakterisiert werden, ohne dass die Messstrategie neu definiert werden muss.

Sensor- und Bewegungskalibrierung

Averna integriert mehrachsige Linear- und Drehtische, die kontrollierte Bewegungsbahnen innerhalb eng definierter Toleranzen reproduzieren können. Diese Plattformen ermöglichen:

• Korrektur von IMU-Abweichungen und Skalierungsfaktoren
• Überprüfung der Ausrichtung von Kamera und Sensor
• Dynamische Bewegungsvalidierung unter reproduzierbaren Bedingungen

Das System beschränkt sich nicht auf die statische Kalibrierung. Es unterstützt auch die Validierung unter kontrollierten Bewegungsbedingungen. So können Hersteller das Verhalten der Sensoren während dynamischer Abläufe beobachten, anstatt sich ausschließlich auf Messungen an festen Punkten zu verlassen. In der Produktion ermöglicht diese Architektur eine strukturierte Überprüfung der Funktion von Bewegungssubsystemen.

Das Ergebnis ist eine kalibrierter und funktionsgeprüfte Bewegungsabfolge, die die Fertigungsanforderungen erfüllt, ohne den Produktionsablauf unnötig zu verkomplizieren.

Messintegrität und Fertigungskontrolle

AR/VR-Tests sind nur dann aussagekräftig, wenn die Messwerte über einen längeren Zeitraum hinweg stabil bleiben. Die Wiederholbarkeit und Rückverfolgbarkeit entscheiden darüber, ob eine Plattform den Sprung von der Entwicklungsphase in den dauerhaften Produktionsbetrieb schaffen kann.

Jede Teststation ist so ausgelegt, dass die Belastung des Prüflings kontrolliert wird und mechanische Vorrichtungen eine Bewegung verhindern, sobald das Gerät sicher befestigt ist. Dadurch werden Positionsabweichungen bereits an der Quelle reduziert, anstatt sie erst später per Software auszugleichen.

Vor der Freigabe für den Fertigungsbereich werden Wiederholbarkeitsanalysen durchgeführt und GR&R-Studien vorgenommen, um Messschwankungen zu quantifizieren. Ziel ist es, sicherzustellen, dass das System zwischen tatsächlichen Produktschwankungen und Messrauschen unterscheiden kann. Umweltfaktoren wie Temperaturschwankungen, Vibrationsbelastung und Langzeitdrift werden bewertet, um die Kalibrierstabilität unter realistischen Betriebsbedingungen sicherzustellen.

Die Messergebnisse werden direkt an der Quelle erfasst und für die Integration in MES-Umgebungen aufbereitet. Dies ermöglicht eine statistische Prozesskontrolle, die Überwachung der Fertigungsleistung sowie einen konsistenten Vergleich zwischen Produktionslinien und Standorten während der Einführungsphase neuer Produkte und der Serienfertigung.

Integration von Hardware und Software für AR/VR-Tests

Averna entwickelt komplette Testumgebungen, die mechanisches Zubehör, Bewegungssteuerung, Vision-Systeme, RF-Prüfung und kundenspezifische Elektronik mit industriellen Software-Frameworks kombinieren, die für den Einsatz in der Fertigung konzipiert sind.

Auf Hardware-Ebene kommunizieren die Systeme direkt über maßgeschneiderte Kommunikationsschnittstellen mit dem zu testenden Gerät. Die Schnittstellen unterstützen Leiterplattenbaugruppen, programmierbare Leistungssteuerung und Hochgeschwindigkeits-Datenerfassung. Eine deterministische Triggerung sorgt während der Kalibrierung und Funktionsprüfung für eine synchronisierte Interaktion mit Kameras, IMUs, Displays, RF-Modulen und eingebetteter Elektronik. Die Leistungsstabilität und das Ansprechverhalten der eingebetteten Subsysteme können im Rahmen strukturierter End-of-Line-Tests validiert werden.

Auf Software-Ebene steuert Averna Launch zentral Testabläufe, Firmware-Interaktionen und Kalibrierroutinen und verarbeitet dabei Messdaten in Echtzeit. Die Ergebnisse werden in strukturierten Formaten protokolliert, um die MES-Anbindung und die langfristige Rückverfolgbarkeit sicherzustellen. Bei Bedarf können auch integrierte Computer-Vision-Tools zum Erkennen von Merkmalen, Prüfen der Ausrichtung und Identifizieren von Fehlern eingesetzt werden.