title: Visualisierung und virtuelle Steuerung eines Digital Twin im Elektro-Engergietechnik-Labor der FH Campus 02
Creators: name: Semler, Barbara
Publisher: name: FH CAMPUS 02 (CAMPUS 02 Fachhochschule der Wirtschaft)
Year: 2023
Subjects: subject: 006 Spezielle Computerverfahren

description: Als Virtual Reality wird eine Computertechnologie von künstlich geschaffenen Welten, Produkten, Anwendungen, Fähigkeiten und Fertigkeiten bezeichnet. Sie ermöglicht dem Anwender sich in eine virtuelle Welt mit der Hilfe von Virtual Reality-Brillen zu teleportieren, in der er sich nahezu frei darin bewegen kann. Der Anwender nimmt durch die Virtual-Reality Brille seine reale Umgebung nicht mehr wahr und taucht in eine unglaublich real erscheinende immersive virtuelle Welt ein. Die FH CAMPUS 02 plant ihr gesamtes Elektro-Energietechnik-Labor als virtuellen digitalen Zwilling abzubilden. Diese Abbildung soll dann das Gleiche ausführen, wie das Labor in der realen Welt dazu in der Lage ist. Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, eine Schnittstelle über zwei Hochsprachen in C++ und C# zu entwickeln die es dem Anwender ermöglicht zwischen der realen und der virtuellen Welt wechselweise zu kommunizieren. Das Ergebnis dieser Masterarbeit ist das Programmieren einer seriellen Schnittstelle die ein Arduino Board, mit einem angeschlossenen Sensor, der die Luftfeuchtigkeit und Temperatur zyklisch ermittelt und die Werte über einen Mikrocontroller speichert, mit Unity 3D 2018 sowie Modbus-TCP verbindet. In dieser Spiele-Engine sowie über Modbus-TCP werden die Ergebnisse in analoger und digitaler Form virtuell ausgegeben und visualisiert. Über eine einfache Schaltung werden, über ein selbst hergestelltes LEDBoard für Demonstrations- und Testzwecke, die Abläufe dargestellt. Die größte Herausforderung der Umsetzung dieser seriellen Schnittstelle stellt dabei dar, dass es dafür bisher keine wissenschaftlichen Ansätze gibt.
description: Virtual Reality symbolizes a computer technology which is capable of simulating artificial environments, products, applications, skills and abilities in a non-physical-world. Immersion into virtual reality constitutes the perception of being physically present utilizing sophisticated head-mounted-displays. Head-mounteddisplays facilitate an immersive experience that seems more real than an experience provided by a desktop-monitor. The University of Applied Sciences CAMPUS 02 plans to map the entire Automation technology laboratory as a virtual digital twin. The aim of this master thesis is to develop a not yet existing interface in two different standard languages in C++ and in C#, mapping gauges in the virtual world, and creating thereby an interaction between the real and the virtual world for prospective applications in the laboratory. For the design and the implementation of the interface transforming to an immersive virtual environment it is essential to code in the Arduino Integrated Development Environment and in the gaming engine Unity 3D 2018 through Visual Studio. An Arduino Board operates as a substitute for a real measurement device of the laboratory. This board is connected with a sensor and provides the possibility to measure the humidity and the temperature and displays the results through a microcontroller on a virtually adapted laboratory bench in Unity 3D 2018 and in a Modbus-TCP application. A newly developed prototype of a light-emitting diode board was utilised for demonstrating and testing purposes. Up to the present there were no scientific papers for a comparable serial interface.