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工业增强现实技术为企业和员工带来新机遇

目前世界还无法接受 Google Glass 对于增强现实 (AR) 日常化的愿景。Google 的在线广告描绘了一幅极具吸引力的潮人生活方式,眼镜内部会不断显示日记提醒、联系信息、根据行程记录的约会地点导航、位置注释等。然而,人们似乎对被眼镜佩戴者不断记录的这一构想感到不适。

自那以后,Google Glass 进入了企业,而 Microsoft HoloLens 2 等其他智能眼镜也定位于工业应用。同时,专为游戏(例如 Pokemon Go)和零售 (Ikea Place) 等用途开发的消费级增强现实应用程序也充分利用智能手机平台、虚拟现实眼镜(或智能眼镜)的普及性,在工业领域中如鱼得水。这其中的原因有两个,其一是佩戴者可以空出双手,其二是眼镜始终能够准确地捕捉到佩戴者的视角。这些在工业应用环境中非常重要,适合的应用包括产品设计、装配、服务和维护、物流,以及远程协助。

增强现实原理

增强现实应用程序通过向视野中添加多媒体内容,达到增强(或智能手机的摄像头)智能眼镜的镜片视图功能的目的。这可以通过几种方式进行。如今使用的四种重要的增强现实技术是:

  • 基于标记的增强现实技术利用摄像头感应视野中的可视标记,并在适当的位置、以适当的方向叠加内容或信息。标记是一种简单图案,例如 QR 码,用最低的处理能力即可轻松识别。
  • 无标记的增强现实技术利用来自 GPS 或航位推算传感器(加速计、陀螺仪、速度计)的数据在附近物体上叠加增强现实。典型应用包括移动设备上的地图导航或基于位置的服务。
  • 基于投影的增强现实技术将图像投射到现实世界的表面上(或者空中投影的全息图),并可检测人与图像的交互活动,例如投射在用户手中的键盘。
  • 基于叠化的增强现实技术可识别对象,并将它替换为数字对象或同一对象的增强视图。

无论哪种情况,增强现实应用程序都需要识别与用户交互的内容,并确定用哪种方法、在哪里以及何时显示。为确保数字对象出现在用户视野内的正确位置、显示方向正确,并且随着用户位置改变而适当调整外观,同时定位与映射 (SLAM) 使用来自摄像头和运动传感器(例如集成在眼镜中的加速计、指南针和陀螺仪)的数据。

SLAM 等复杂功能催生了许多增强现实开发框架的功能,例如跟踪、对象/图像识别和 3D 渲染,以帮助开发人员在选定的平台上创建增强现实体验。众所周知的框架包括 Wikitude SDKPTC Vuforia,它们都支持智能眼镜平台、移动平台以及 Windows 和 Qt 等其他平台。InGlobe ARMedia 等插件可帮助终端用户使用已有的 3D 内容创建增强现实体验,这些内容包括产品或组件的 CAD 模型。

工业应用案例

工业增强现实技术 (IAR) 在整条价值链中都具有应用潜力。在新产品 3D 模型的创建和改进过程中,增强现实可用于在创建原型之前进行详细评估。不创建物理原型即可获得结构性认知,从细部快速放大至整体,以评估可用性或部件维修的难易程度等方面。同样,工作规模更大的设计师,如建筑师或城市规划人员,可以使用增强现实技术快速判断他们的创意所带来的影响,并以最低成本评估备选方案。

装配产品时,工厂工人可以在视野中实时叠加的说明或图像的指导下完成复杂的任务。这些指导内容可以是静态或动画,也可以是 2D 或 3D,并且附有数据注释,如正确的扭矩设置。IAR 应用程序确保指令在正确的时间、正确的位置,以正确的顺序出现。每位工人都可以在准备就绪后使用语音或手势调用后续指令。这样可以节省操作员寻找说明或图纸的时间,并且保证能够参考最新资料。人类工人在大脑中将信息从 2D 文档映射到物理工件上的难题也得以解决。此外,装配错误可大大减少,同时工人需要接受的培训也更少。

眼镜内的指导说明可加快复杂装配任务,帮助消除错误。图片:AGCO Corporation

同样,现场维护工作也可以得益于及时显示的信息和说明,从而加快速度。工作录像可作为被维修设备的一段数字历史记录进行存储。

质量检验员也可以利用增强现实技术来辅助产品的目视检查,方法包括调用图表、标记任何需要返工的不合格零件或区域。增强现实视频片段可用于编写检查报告并自动生成补救措施说明。

增强现实技术还可以延伸至工厂外部,通过启用增强远程协助功能,使公司的专家能够帮助场外工作的同事或客户解决问题,或者用于巡逻设置或调整设备。增强现实技术使专家能够准确地了解操作员所看到的情况,快速了解状况并提供所需的帮助。他们可以直接向操作员的视野中发送图纸、文档、动画或视频演示,甚至还可以添加 3D 标记,指导操作员完成任何推荐的工作流程。

AR enhances remote assistance

远程协助可包括使用增强现实功能的专家协助。图片:RE'FLEKT

工业增强现实技术用于提高产能、缩短周转时间,以及提高收益的其他应用还包括直接向配送中心内佩戴智能眼镜的工作人员提供动态拣选说明。销售活动也可以得到简化和改进,此外通过增强现实技术为潜在买家创建大型或高价值设备的全尺寸 3D 交互式产品演示,从而节省运输成本。

增强现实技术可以使物流工作更快、更高效。图片:Optiscan

提高人类能力

这项新技术是否会威胁到人类工人的工作?虽然 AI 和机器人等技术必定会在近期和远期改变许多工作岗位,但是工业增强现实技术可以通过降低错误率、加快任务完成速度和减少培训开销来提升绩效,因此具有保护人类的潜在作用。这样就能在人类与机器的竞争中提高人类的优势,尤其在移动性、高熟练度和灵活性等人类天然优势具有重要性,使得任务无法轻易转交给机器人或机器的岗位中。当然,增强现实技术的广泛应用为工具和内容的开发人员创造了新的机会。

通过提高人类绩效,工业增强现实技术可以促进企业的发展,使人类和先进技术更好地共存。

Peter Dallimore 还没写个人简介...

21 May 2019, 9:42