Realidade Aumentada Industrial

Tecnologia

Origens e história

Embora as origens da realidade aumentada datem da década de 1960, quando Ivan Sutherland criou a primeira exibição montada na cabeça, não ganhou força até o início dos anos 90, quando David Mizell e Thomas Caudell desenvolveram o primeiro AR industrial na Boeing. Eles usaram uma tela montada na cabeça (HMD) para sobrepor um diagrama gerado por computador do processo de fabricação com um registro mundial em tempo real e o cálculo da posição da cabeça do usuário. Eles cunharam o nome aumentou a realidade para essa tecnologia.

Contemporâneos Vários protótipos foram propostos para demonstrar a aplicação da AR à fabricação: um pedido de manutenção da impressora a laser foi proposto em 1993 por Steven K. Feiner e co-autores, introduzindo o conceito de AR baseado em conhecimento para assistência de manutenção (karma). Whitaker Ross et al. propôs um sistema para exibir o nome da peça apontada pelo usuário em um mecanismo.

Na década de 2000, o interesse na AR havia crescido consideravelmente. Alguns grupos importantes foram financiados: o maior consórcio para o IAR apoiado pelo Ministério Federal de Educação e Pesquisa (Arvika) do alemão, com o objetivo de pesquisar e implementar a AR nas indústrias alemãs relevantes; A Comunidade Europeia fundou vários projetos, incluindo serviços e treinamento através de (Star), que é uma colaboração entre institutos e empresas da Europa e dos EUA, e tecnologias de realidade aumentada avançada para aplicações de serviços industriais (Artessas) derivados de Arvika, focados no desenvolvimento de AR para manutenção automotiva e aeroespacial. Da mesma forma, de outros países como Suécia, Austrália e Japão com o objetivo de incentivar o desenvolvimento da IAR.

Desde o início de 2010 até hoje, os avanços em dispositivos de hardware, como o Google Glass, o custo reduzido dos dispositivos móveis e a crescente familiaridade do usuário com essa tecnologia. Além da crescente complexidade do desenvolvimento do produto, onde os produtos estão se tornando mais versáteis e intrincados, com múltiplas variações e personalização em massa. Abriu novos cenários para essa tecnologia.

Visão geral

Um dos campos mais promissores da APLATION é a fabricação industrial, onde pode ser usada para apoiar algumas atividades no desenvolvimento e fabricação de produtos, fornecendo informações disponíveis para reduzir e simplificar as decisões do usuário. As questões gerais do desenvolvimento de um sistema de AR ainda podem ser classificadas em:

Enabling technology

Existem tecnologias necessárias para construir sistemas AR. Alguns deles estão diretamente relacionados ao desempenho do software e do hardware que permitem a implantação de AR, como displays, sensores, processadores, reconhecimento, rastreamento, registro, entre outros. Assim, a AR usa abordagens diferentes para integrar os mundos virtuais e reais, onde várias tecnologias influenciam a usabilidade e a aplicabilidade.

Algumas questões não resolvidas comuns dizem respeito a sistemas de rastreamento adequados para cenários industriais que significam: objetos mal texturizados com superfícies suaves e forte variação de luz; reconhecimento de objetos usando recursos naturais quando não é possível usar marcadores; A melhoria da precisão e latência do registro e captura de cenas de contexto em 3D para permitir a conscientização do contexto.

User interaction

É provável que a compreensão limitada dos fatores humanos esteja obstruindo a disseminação de protótipos de Iar Beyond Laboratories. Seu estudo é desafiado a superar questões tecnológicas (deficiências em resolução, campo de visão, brilho, contraste, sistemas de rastreamento, entre outros), a fim de separar o desempenho da AR dos fatores de interface e problemas tecnológicos.

Foi sugerido que, para que um aplicativo de IAR fosse bem -sucedido em um ambiente comercial, ele deve ser "amigável", o que significa que precisa ser fácil e seguro para configurar, aprender, usar e personalizar e o usuário deve se sentir à vontade para mova -se com um sistema AR. Bem como o uso de interfaces naturais para controlar a AR, usando movimentos naturais do corpo, também motivaram uma boa parte da pesquisa. A razão para isso é que a usabilidade não depende apenas da estabilidade do sistema, mas também da qualidade da interface de controle.

Além disso, a interface do usuário deve evitar sobrecarregar o usuário com informações e evitar que confie nela para evitar a perda de sugestões importantes do ambiente. Outros problemas também estão relacionados à melhoria da colaboração de múltiplos usuários

Social

É o desafio final, dado um sistema AR ideal (hardware, software e uma interface intuitivo) a ser aceito e se tornar parte da vida diária de um usuário.

Consequentemente, um dos fatores mais importantes relacionados à adoção de qualquer nova tecnologia é a percepção da utilidade, e a AR precisa mostrar uma relação de custo-benefício clara. Alguns estudos sugerem que, para que a AR seja percebida como útil, a tarefa deve ser alta o suficiente para exigir seu uso.

Outras questões não endereçadas, mas importantes para a aceitação da tecnologia, estão relacionadas à moda, ética e privacidade.

Formulários

Conjunto

A montagem é o processo de montar vários componentes separados para criar um funcional. Pode ser realizado em diferentes estágios da vida do produto. Embora hoje em dia muitas operações de montagem sejam automatizadas, algumas delas ainda exigem assistência humana, pois, em muitos casos, seus bits de informação são destacados do equipamento. Assim, é necessário alternar sua atenção, o que leva à diminuição da produtividade e ao aumento de erros e lesões

O uso de AR é incentivado pela premissa de que as instruções podem ser mais fáceis de entender se, em vez de estar disponíveis como manuais, são super impostas ao equipamento real. Alguns dos usos do AR no apoio da Assembléia podem ser categorizados em:

Assembly guidanceAssembly trainingAssembly simulation, design and planning

Da mesma forma, usando o AR, é possível simular o movimento do usuário durante a montagem para adquirir um movimento preciso e realista de partes virtuais.

Por outro lado, alguns dos problemas críticos da tarefa de montagem de suporte estão relacionados com a reconfiguração dinâmica do diagrama de estado, que permite identificar automaticamente a etapa da montagem e também se adaptar a ações ou erros inesperados do usuário. Assim, definir 'o que', 'onde' e 'quando' exibir informações se torna um desafio, pois requer uma compreensão mínima da cena circundante.

Manutenção e reparo

Assim como a montagem, a manutenção serve como uma aplicação natural para a AR, pois exige manter a atenção do usuário em uma área específica e a síntese de informações adicionais, como sequências complexas, identificação de componentes e dados textuais.

Além disso, a eficiência e a velocidade dos processos de manutenção podem ser aprimorados através da AR, exibindo rapidamente informações relevantes sobre um equipamento desconhecido para um técnico. Da mesma forma, a AR pode suportar tarefas de manutenção atuando como uma "raio-x" como a visão ou fornecendo informações de sensores diretamente para o usuário.

Também pode ser empregado na reparação de tarefas. Por exemplo, no diagnóstico de carros modernos cujas informações de status podem ser carregadas através de um conector semelhante ao plug. AR pode ser usado para exibir imediatamente o diagnóstico no motor

Treinamento

Muitas indústrias são obrigadas a realizar atividades complexas que precisam de treinamento anterior. Portanto, para aprender uma nova habilidade, os técnicos precisam ser treinados em sensorimotivo e cognitivo de sub-habilidades que podem ser desafiadoras. Esse tipo de treinamento pode ser apoiado pela AR.

Além disso, a possibilidade de usar a AR para motivar os estagiários e os estudantes, aumentando o realismo das práticas, foi sugerido. Ao fornecer instruções com uma AR, a capacidade imediata de executar a tarefa também pode ser realizada.

Outras vantagens do uso do AR para treinamento são que os alunos podem interagir com objetos reais e, ao mesmo tempo, ter acesso a informações de orientação e a existência de feedback tátil fornecido pela interação com objetos reais.

Controle de qualidade e comissionamento

Exibindo informações sobre os componentes da fabricação em tempo real. Por exemplo, a Volkswagen o usou para verificar peças analisando suas bordas e variação interferentes. O AR também tem sido usado no desenvolvimento de automóveis para exibir e verificar componentes do carro e teste ergonômico na realidade. Ao sobrepondo o modelo 3D original sobre a superfície real, os desvios podem ser facilmente identificados e, portanto, fontes de erro podem ser corrigidas.

Monitoramento e visualização

O uso da AR foi proposto para interagir com dados científicos em ambientes compartilhados, onde permite uma interação 3D com objetos reais em comparação com a realidade virtual, enquanto permite que o usuário se mova livremente no mundo real. Sistemas semelhantes para permitir que vários usuários com HMD podem interagir com simulações visuais dinâmicas de processos de engenharia

Da mesma forma, a simulação AR de máquinas de trabalho pode ser verificada a partir de dispositivos móveis, bem como outras informações como temperatura e tempo de uso, que podem reduzir os movimentos e o estresse do trabalhador.

Controvérsia

Os benefícios da implementação de AR em algumas atividades industriais foram de grande interesse. No entanto, ainda há um debate, pois o nível atual da tecnologia oculta todo o seu potencial.

Foi relatado que, em manutenção e reparo, o uso da AR pode reduzir o tempo para localizar uma tarefa, movimentos de cabeça e pescoço e também outras desvantagens relacionadas a hardware de exibição volumosos e de baixa resolução, além do treinamento que ele tem como objetivo melhorar o desempenho de até 30% e, ao mesmo tempo, reduz os custos em 25%.

Benefícios semelhantes foram relatados por Juha Sääski et al. No uso comparativo de instruções de Ar versus papel para apoiar a operação de montagem das partes da unidade de energia acessória de um trator, que mostrou uma redução de tempo e erro (seis vezes menos).

Mas, por outro lado, o uso a longo prazo foi relatado para causar estresse e tensão ao usuário. Johannes Tümler et al. comparado a tensão e a tensão produzidas pela colheita de peças de um rack usando AR versus usando papel como referência, que mostrou como resultado uma alteração da tensão que poderia ser assumida pelo sistema não ideal.

Além disso, foi sugerido que um perigo em potencial em uso AR para treinamento é a confiabilidade do usuário dessa tecnologia. Como conseqüência, o usuário não poderá executar a tarefa sem ela. Para superar essa situação, as informações disponíveis durante o treinamento precisam ser controladas.

Os limites que definem o IAR ainda não estão claros. Por exemplo, uma das definições mais aceitas de AR implica que os elementos virtuais precisam ser registrados. Mas no campo industrial, o desempenho é um objetivo principal e, portanto, tem sido uma extensa pesquisa sobre a apresentação de componentes virtuais na AR em relação ao tipo de tarefa. Esta pesquisa mostrou que o tipo ideal de ajuda visual pode variar dependendo da dificuldade da tarefa.

Finalmente, foi sugerido que, para ter soluções comerciais de IAR, elas devem ser:

Robust and reproducible with accuracy.User friendly.Scalable beyond simple prototypes.