Im IGF-Forschungsvorhaben 19479 BG wurden anwendungsnahe Grundlagen für Werkzeuge zur multimodalen Inspektion von Produktoberflächen für Kommunikationssysteme auf Basis einer vibrotaktilen Signalgebung entwickelt. Die Forschungsarbeiten umfassten die Beschreibung haptischer Eigenschaften von Textiloberflächen unter Berücksichtigung taktiler und kinästhetischer Aspekte und die Übertragung taktiler Eigenschaften in einer geeigneten Signalstruktur mit Hilfe einer Physik-Engine.
Mit einer repräsentativen Auswahl von 23 Textilmaterialien (Bekleidungstextilien/ Gewebe, Maschenwaren aus Natur- und Synthesefasern, Automobiltextilien, Heim- und Haushalttextilien) aus einem Sample von ca. 130 Materialien wurden umfangreiche textilphysikalische und akustische Untersuchungen sowie optische Untersuchungen zur Beschreibung haptischer Kenngrößen durchgeführt. Eine für KMU praktikable Ringdurchzugsmethode wurde entwickelt, mit der insbesondere die kinästhetischen Aspekte durch die kombinierte Wirkung von Biegung, Reibung und Kompression abgebildet werden können. Außerdem wurden umfangreiche Untersuchungen mit dem TSA-Gerät der Firma emtec Electronic GmbH zur Bestimmung textilphysikalischer und geometrischer Kenngrößen nach einem akustischem Messprinzip durchgeführt. Dieses Gerät ist sehr gut geeignet, Textilmaterialien produktgruppenübergreifend hinsichtlich ihrer Rauheit (TS750) und Weichheit (TS7) zu charakterisieren und zu klassifizieren. Im haptischen Wahrnehmungsexperiment zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung der TSA-Rauheit und -Weichheit mit der subjektiven Wahrnehmung. Parallel dazu wurden die Textilien akustisch anhand eines dafür entwickelten Bewegungssimulators charakterisiert. Die damit aufgenommenen Frequenzspektren der Beschleunigungs¬pegel bilden die Grundlage für die vibratorische Strukturerfassung, wobei insbesondere die Rauheit der textilen Oberfläche vibrotaktil abgebildet werden konnte. Für die multimodale Interaktion ist es notwendig, die Textilstruktur digital und so realitätsnah wie möglich optisch zu präsentieren und gleichzeitig durch die Erfassung des Oberflächenprofils eine Information bereitzustellen, die die Zuordnung eines akustischen und vibratorischen Signals zur Fingerposition in z-Richtung beim „Berühren“ der Stoffprobe auf dem Display des Wiedergabegerätes ermöglicht. Die 2D- und 3D-Bildaufnahmen wurden unter definierten Bedingungen aufgenommen und in verschiedenen geometrischen Auflösungsstufen für die Präsentation auf dem Wiedergabegerät (Smartphone) bereitgestellt. Alle ermittelten textilphysikalischen, geometrischen, visuellen, auditiven und haptischen Kennwerte wurden in einer multimodalen Datenbank hinterlegt, auf die eine Physik-Engine zugreift, um die Daten zu verarbeiten und haptisch, visuell und auditiv in geeigneter Weise für die multimodale Wiedergabe zu kombinieren. Weitere Forschungsinhalte waren die Schaffung eines Kommunikationssystems sowie eines webbasierten Mensch-Maschine Interfaces für die multimodale Interaktion. Erste, erfolgversprechende Untersuchungen in emulierten Netzen mit 5G-Technologie wurden durchgeführt.
Die interdisziplinär gewonnenen Forschungsergebnisse werden final in einer entwickelten Android App für ein Smartphone aus dem Konsumerbereich zur Video-, Audio- und Haptikausgabe zusammengeführt. Die Audioausgabe berücksichtigt die Geschwindigkeit des Fingers beim Überstreichen über den Bildschirm während die Vibration basierend auf der Fingerposition und den Farbwerten der Höhenprofilbilder ermöglicht wird.
Die Projektergebnisse, sind für die digitale Kommunikation von Qualitätsan-forderungen sowohl innerhalb der globalen textilen Zuliefererkette als auch im Endkonsumerbereich nutzbar. Bei letzterem wird zukünftig eine nachhaltige Umweltentlastung reduzierte Retouren im online Handel erwartet. Branchenübergreifend ist der Forschungsansatz auch für Fertigungsketten in anderen Verarbeitungsbereichen, z. B. Papier und Leder, ebenso auch in der Medizintechnik, übertragbar.