Designstudie zu VR- und 3D-Anwendungen für ‚Remote Access'-Messungen

Wiebke Laasch, DESY

Alexander Schökel, DESY

Reinhard Schulz-Schaeffer, HAW Hamburg

Dieses Projekt erstellt eine Designstudie zur Visualisierung automatisierter Messungen für eine PETRA III-Strahlführung. Das Ziel sind interaktive 3D-Applikationen zur Vorbereitung von Messzeiten oder für Remote-Access-Experimente von Nutzerinnen und Nutzern sowie die mögliche Unterstützung durch online verfügbare interaktive 3D-, Virtual Reality- und Mixed Reality-Anwendungen. Beispielhaft wurde die PETRA III-Beamline P02.1 für diese Studie ausgewählt, die  zur Untersuchung der atomaren Struktur polykristalliner Materialien genutzt wird.

Für diese Designstudie wurde eine Applikation konzipiert und erste Schritte realisiert, die die automatisierten Messungen mit ihren Interaktionsmöglichkeiten zeigt und zukünftig auch die zugrunde liegenden Physik visualisieren kann. Diese 3D-Applikation soll zu einem epistemischen Modell des kompletten Messplatzes und der dort möglichen Voreinstellungen und Handlungsoptionen für Messungen ausgearbeitet werden.

Dabei soll das Echtzeit-Feedback der Handlungen modellhaft die Auswirkungen auf konkrete Einstellungen, wie z.B. der Detektoren, auf die Messergebnisse zeigen. Hierzu wird daran gearbeitet, dass prototypische Proben wie polykristalline Materialien (z.B. Pulver oder Nanokristalle),  ausgewählt werden können, zu denen entweder mathematische Modelle zur Berechnung der Messergebnisse oder Messreihen für relevante Einstellungsmöglichkeiten vorliegen. Hierdurch können Nutzerinnen und Nutzern eine Messzeit vorab bereits virtuell vorbereiten. Dies wird besonders relevant, wenn Messzeit zukünftig noch effizienter genutzt werden soll, wie dies auch bei PETRA IV der Fall sein wird.

3D- und VR-Anwendungen, die komplexe Experimente an Synchrotronstrahlungsquellen visualisieren und Echtzeit-Handlungsoptionen bereitstellen, sind eine Vorstufe zu Remote Access-Experimenten. Sie können darüber hinaus zu Applikationen erweitert werden, die Experimente aus der Ferne steuern, wenn parallel vor Ort die entsprechende Automatisierung realisiert wird.

Visualisierung der PETRA III-Strahlführung P02.1.
Copyright: HAW Hamburg /DESY

Visualisierung der Detektoreinstellung der PETRA III-Strahlführung P02.1.
Copyright: HAW Hamburg /DESY

Auswahl von Probenstrukturen.
Copyright: HAW Hamburg /DESY