增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)系統(tǒng)提供了一個(gè)技術(shù)平臺(tái)，允許真實(shí)世界和虛擬世界的和諧集成，在其應(yīng)用程序中具有無(wú)窮無(wú)盡的功能。隨著信息技術(shù)的興起，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)、航空、制造業(yè)等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域做出了重大貢獻(xiàn)。

本文旨在通過(guò)調(diào)查制造業(yè)中AR技術(shù)的使用現(xiàn)狀，包括質(zhì)量控制和維護(hù)，提供關(guān)于AR技術(shù)的深刻見(jiàn)解。它描述了AR技術(shù)如何集成到質(zhì)量控制和維護(hù)，目前和可用的AR設(shè)備在使用，以及未來(lái)的研究方向。

創(chuàng)新已成為制造業(yè)的基本特征，其目的是提高質(zhì)量、控制污染和消除浪費(fèi)。工業(yè)革命以數(shù)字革命和互聯(lián)網(wǎng)、智能組件、機(jī)器人和技術(shù)的廣泛應(yīng)用為特征。

機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)、人工智能(AI)、云技術(shù)等技術(shù)近年來(lái)，全球制造業(yè)發(fā)展迅速。在這個(gè)行業(yè)中，質(zhì)量控制和維護(hù)在產(chǎn)品中起著不可或缺的作用。質(zhì)量控制是生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它直接影響著制造成本。缺陷件的生產(chǎn)降低了企業(yè)的利潤(rùn)率，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

客戶檢測(cè)到的不合格品可能會(huì)導(dǎo)致兩倍于原產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。同樣，維護(hù)也是一個(gè)關(guān)鍵方面，因?yàn)楫a(chǎn)品的質(zhì)量取決于生產(chǎn)線上機(jī)器的健康狀態(tài)。技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)等技術(shù)被用于支持制造業(yè)活動(dòng)，包括生產(chǎn)質(zhì)量控制和維護(hù)在各個(gè)行業(yè)。

裝配

在現(xiàn)代制造業(yè)中，復(fù)雜的裝配是不可避免的。不管你是在組裝智能手機(jī)還是飛機(jī)引擎，許多零部件都必須放在a中盡可能快地排序。這可能是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)樵谶@個(gè)過(guò)程中，執(zhí)行任務(wù)的人有時(shí)被迫走到一個(gè)工作站，查看pdf或視頻手冊(cè)。通過(guò)AR技術(shù)，組裝產(chǎn)品所需的指令被整合到AR眼鏡中，從而簡(jiǎn)化了工作，節(jié)省了時(shí)間。因此，工人可以一直把手放在工作上，而不需要走進(jìn)工作站查看其他指示。隨著HMD眼鏡的使用，開(kāi)發(fā)人員使用的開(kāi)發(fā)軟件，視頻流指令組裝過(guò)程。當(dāng)三維指令與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合時(shí)，學(xué)生可以學(xué)習(xí)交互式地加入技術(shù)。在視頻中擴(kuò)展了機(jī)械部件的拆卸方法;其他視頻效果，如動(dòng)畫，可以結(jié)合顯示現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)際情況。在整個(gè)培訓(xùn)過(guò)程中，學(xué)生可以按照各自的順序查看實(shí)際的裝配零件。必要的工具和技術(shù)，幫助組裝也顯示。然后，該系統(tǒng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入一個(gè)逐步組裝和拆卸過(guò)程。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)使學(xué)習(xí)過(guò)程更具吸引力和實(shí)用性。下圖演示了執(zhí)行組裝任務(wù)的工作人員。應(yīng)用AR裝配過(guò)程中的某些特性來(lái)增加用戶舒適度和提高裝配過(guò)程中的質(zhì)量，有三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。?

1. 音頻支持-當(dāng)裝配機(jī)器時(shí)，開(kāi)發(fā)人員可能會(huì)由于模糊的視覺(jué)而犯錯(cuò)誤。AR應(yīng)用中的音頻支持可以消除裝配錯(cuò)誤。音頻可以被記錄為短音符信息輸入或蜂鳴聲信號(hào)，在裝配過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)發(fā)出鈴聲。音頻支持在組織培訓(xùn)課程時(shí)更有幫助，因?yàn)閷W(xué)生肯定會(huì)犯錯(cuò)誤。這是更好的讓他們?cè)诘谝淮螄L試時(shí)糾正錯(cuò)誤，而不是重新做這個(gè)過(guò)程。?

2. 增強(qiáng)文本- AR應(yīng)用程序中信息的質(zhì)量決定了裝配過(guò)程的質(zhì)量。因此，加強(qiáng)文本在虛擬裝配環(huán)境中的整合至關(guān)重要。文本顯示在交互式菜單中，允許用戶導(dǎo)航附加信息。?

3.交互性-在裝配過(guò)程中使用的AR應(yīng)用程序允許用戶與3D功能進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。這給了用戶舒適感。

維修

在過(guò)去，當(dāng)一個(gè)行業(yè)的機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)，用戶必須呼叫服務(wù)技術(shù)人員，但是，使用基于知識(shí)的AR和維護(hù)輔助系統(tǒng)的力量，用戶現(xiàn)在能夠自己執(zhí)行必要的服務(wù)過(guò)程。用戶通過(guò)掃描帶有AR顯示設(shè)備的機(jī)器，就可以發(fā)現(xiàn)缺陷。

此外，顯示器可以實(shí)時(shí)地向用戶指示如何修復(fù)機(jī)器中的故障。將顯示與下一個(gè)修復(fù)步驟相對(duì)應(yīng)的增強(qiáng)。眼鏡上顯示的增強(qiáng)效果有助于工作人員識(shí)別要采取的行動(dòng)。該技術(shù)可以使用動(dòng)畫等亮點(diǎn)來(lái)指導(dǎo)工人的維修程序。該技術(shù)還可以在執(zhí)行任務(wù)前將機(jī)器上的缺陷可視化。

閱讀冗長(zhǎng)的pdf和文檔來(lái)執(zhí)行復(fù)雜的修復(fù)任務(wù)，既耗時(shí)又費(fèi)力。為了解決這個(gè)問(wèn)題，Neumann等人提出了一個(gè)維修AR應(yīng)用程序，可以幫助飛機(jī)上的維修人員測(cè)試電路[23]。該系統(tǒng)不僅可以對(duì)任務(wù)進(jìn)行指導(dǎo)，而且可以檢測(cè)過(guò)程的各個(gè)階段，還可以檢測(cè)異常對(duì)象。此外，它還能探測(cè)到隱藏的物體，比如灰塵里的東西。要檢查制造業(yè)中的供水系統(tǒng)，建議使用支持語(yǔ)音的AR。用戶使用語(yǔ)音指令與系統(tǒng)相關(guān)。承擔(dān)這項(xiàng)任務(wù)的工人使用PDA來(lái)幫助系統(tǒng)定位他的位置。該位置激活了與水交互的當(dāng)前視圖的增強(qiáng)。

系統(tǒng)。例如，技術(shù)人員可以通過(guò)聲音查詢閥門的壓力。該系統(tǒng)將聲音傳輸?shù)焦芾碓O(shè)備的軟件，從而檢查閥門的狀態(tài)。這種集成對(duì)技術(shù)人員是有益的，因?yàn)樗偸怯锌捎玫男畔?。此外，AR系統(tǒng)可以讓執(zhí)行維護(hù)任務(wù)的工作人員訪問(wèn)專家。有時(shí)是一個(gè)工人在表演

維修任務(wù)在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可能會(huì)遇到困難，而專家可能會(huì)有所幫助。該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)掃描問(wèn)題并將圖形發(fā)送給專家。

兩者之間的音頻通常通過(guò)視頻饋送進(jìn)行增強(qiáng)。工作人員需要實(shí)時(shí)按部就班地聽(tīng)從專家的指導(dǎo)。

有些維護(hù)程序很復(fù)雜，需要專家的注意。Lipson等人的建議行業(yè)使用在線產(chǎn)品維護(hù)系統(tǒng)，以填補(bǔ)的差距

這個(gè)領(lǐng)域的專家。這避免了將專家運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)以建立或修復(fù)問(wèn)題的額外成本。

相反，專家可以同時(shí)支持不同地點(diǎn)的許多維修。通過(guò)增加，該系統(tǒng)可以幫助現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行維修。這對(duì)于需要經(jīng)常維護(hù)的制造廠來(lái)說(shuō)是很有價(jià)值的。該系統(tǒng)還可用于培訓(xùn)多名受訓(xùn)人員執(zhí)行維護(hù)過(guò)程。來(lái)自不同地點(diǎn)的受訓(xùn)人員與一名專家有聯(lián)系。通過(guò)HMD，它們可以實(shí)時(shí)訪問(wèn)增強(qiáng)，并且可以像典型的電話會(huì)議一樣相互交互。除了降低成本和節(jié)省時(shí)間外，這些系統(tǒng)還能讓學(xué)員從彼此的錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)。

自動(dòng)化

糾正不同生產(chǎn)階段的缺陷產(chǎn)品的成本可能是不經(jīng)濟(jì)的。例如，修復(fù)客戶檢測(cè)到的缺陷的成本可能與生產(chǎn)相同產(chǎn)品的兩個(gè)單元一樣高。因此，行業(yè)需要通過(guò)質(zhì)量控制程序來(lái)減少產(chǎn)品缺陷。在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)階段，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)都是一種經(jīng)濟(jì)有效的質(zhì)量控制選擇。AR應(yīng)用程序可以在檢查階段使用，在這個(gè)階段，應(yīng)用程序會(huì)顯示圖形說(shuō)明，指導(dǎo)用戶如何進(jìn)行檢查。用戶進(jìn)行檢查時(shí)，眼睛并沒(méi)有離開(kāi)程序。因此，這節(jié)省了時(shí)間并減少了可能發(fā)生的錯(cuò)誤。智能眼是博世公司新研發(fā)的質(zhì)量控制AR設(shè)備。工人可以將成品與AR設(shè)備中的成品進(jìn)行比較。操作員按照音頻演練中的檢查指令，通過(guò)聲音指令批準(zhǔn)或拒絕產(chǎn)品。智能眼可以對(duì)有缺陷的產(chǎn)品拍照，照片會(huì)自動(dòng)發(fā)送到中央系統(tǒng)進(jìn)行審核。使用該裝置，檢測(cè)時(shí)間減少80%，誤差顯著降低。下面是一名員工使用智能眼設(shè)備進(jìn)行檢查的圖片。

最近德國(guó)保時(shí)捷裝配廠采用了AR進(jìn)行質(zhì)量控制。這里的AR系統(tǒng)是在質(zhì)量控制的最后階段使用的，然后再把車運(yùn)送給客戶。對(duì)裝配的零部件進(jìn)行徹底的質(zhì)量檢查。元素被掃描并保存在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中;工人們已經(jīng)能夠通過(guò)汽車上的AR顯示器實(shí)時(shí)反檢查他們的位置。因此，確保車輛符合標(biāo)準(zhǔn)。

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