AR工業(yè)應(yīng)用｜在工業(yè)領(lǐng)域，AR除了做巡檢，還可做CAQ｜effiar AR工業(yè)云平臺(tái)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)作為一種信息可視化工具，可以在制造業(yè)中使用，在制造業(yè)中，實(shí)時(shí)報(bào)告對(duì)于決策過程至關(guān)重要。一個(gè)組織必須保證他們的過程被監(jiān)控并持續(xù)改進(jìn)。這就是為什么一個(gè)與計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量(CAQ)軟件相連接的AR系統(tǒng)被提議作為生產(chǎn)監(jiān)控的解決方案。AR技術(shù)顯示工廠內(nèi)每個(gè)工作站的關(guān)鍵性能指標(biāo)(KPI)，從測(cè)量設(shè)備收集并集成到CAQ軟件中;該信息通過無線傳輸?shù)揭苿?dòng)設(shè)備，并通過室內(nèi)定位系統(tǒng)(IPS)定位。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生了一個(gè)動(dòng)態(tài)工具，可以減少審計(jì)時(shí)間。

生產(chǎn)組織應(yīng)該能夠?yàn)轭櫩吞峁└哔|(zhì)量的產(chǎn)品。為了在今天的市場(chǎng)中保持活躍，這些組織必須保證他們的過程被監(jiān)控并不斷改進(jìn)。當(dāng)產(chǎn)量增加時(shí)，需要更有效的質(zhì)量體系，有許多技術(shù)來控制產(chǎn)品和過程質(zhì)量，如故障模式和效果分析(FMEA)、統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DoE)和總生產(chǎn)維護(hù)(TPM)等等。使用這些質(zhì)量技術(shù)的生產(chǎn)可以用不同的指標(biāo)來衡量，其中之一是過程能力Cp，即Cpk。

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向市場(chǎng)推出有缺陷的產(chǎn)品會(huì)給公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。1-10-100規(guī)則確定在設(shè)計(jì)/創(chuàng)建階段糾正問題的成本等于1個(gè)單位;當(dāng)產(chǎn)品在生產(chǎn)后被修正時(shí)，成本增加到10單位，當(dāng)客戶發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，成本增加到100單位。這條規(guī)則來源于研究基礎(chǔ)設(shè)施不足的經(jīng)濟(jì)影響發(fā)布的軟件測(cè)試由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(NIST)在2002年以后,由IBM系統(tǒng)科學(xué)研究所報(bào)道,發(fā)射后修復(fù)一個(gè)錯(cuò)誤產(chǎn)品的成本是100倍的成本在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)。

由于產(chǎn)品質(zhì)量差而召回產(chǎn)品對(duì)于企業(yè)來說是一個(gè)非常昂貴的解決方案。盡管如此，近年來仍發(fā)生了許多次品事件。根據(jù)美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局(NHTSA)的數(shù)據(jù)，2014年，美國(guó)因安全問題召回了近6400萬輛汽車，創(chuàng)下記錄。以下圖表顯示了一些汽車公司的召回案例:

考慮到汽車公司的經(jīng)驗(yàn)，有必要減少可能損害客戶誠(chéng)信和公司經(jīng)濟(jì)的缺陷。基于統(tǒng)計(jì)過程控制[6]和基于六西格瑪方法的AR系統(tǒng)將顯著避免這些問題。本文的研究將展示引入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的好處，通過監(jiān)測(cè)Cpk指數(shù)來幫助質(zhì)量數(shù)據(jù)的報(bào)告，為一個(gè)更自信的決策過程。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)通過在用戶的環(huán)境中疊加虛擬對(duì)象來補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)世界，允許與它們進(jìn)行實(shí)時(shí)的完整交互。為了更好地理解這個(gè)術(shù)語(yǔ)，Milgram描述了從完全真實(shí)的環(huán)境到虛擬的純環(huán)境的連續(xù)統(tǒng)一體。在這個(gè)連續(xù)體的中間是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(更接近于真實(shí)環(huán)境的結(jié)束)和增強(qiáng)虛擬性(更接近于虛擬環(huán)境的結(jié)束)。因此，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)的區(qū)別在于，VR將用戶沉浸在一個(gè)完全虛擬的環(huán)境中。

從下圖可以看出，AR應(yīng)用程序的創(chuàng)建目的可能是作為制造行業(yè)的技術(shù)支持，以促進(jìn)維護(hù)過程或裝配過程，旨在減少操作時(shí)間和培訓(xùn)成本。簡(jiǎn)單和復(fù)雜的動(dòng)畫可以從3D CAD模型生成，通過移動(dòng)設(shè)備(平板電腦或智能手機(jī))運(yùn)行的應(yīng)用程序顯示。

使用的CAQ軟件是質(zhì)量數(shù)據(jù)分析(QDA Q-Management)。QDA軟件的通用性允許用戶驗(yàn)證質(zhì)量目標(biāo)，如過程控制、成本降低、過程優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)遵從文檔。關(guān)鍵指標(biāo)如Cpk在QDA中計(jì)算，然后用于過程故障的早期識(shí)別和定位。通過定位這些缺陷，用戶可以更快、更有效地做出決策，減少和防止產(chǎn)品缺陷，而不是在制造后糾正它們。

統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)圖為用戶提供了監(jiān)視其過程的機(jī)會(huì)。SPC使用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行質(zhì)量控制，通過收集數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)過程性能?？刂茍D作為改進(jìn)過程的一個(gè)非常有效的工具已經(jīng)被嘗試和證明，并被接受。通過SPC法，得到了過程能力指數(shù)Cp, Cpk。Cpk是一種統(tǒng)計(jì)度量，它可以洞察在規(guī)范限制內(nèi)生產(chǎn)的過程熟練程度。

本文提出的系統(tǒng)適用于一般工業(yè)領(lǐng)域。任何能夠收集隨機(jī)變量數(shù)據(jù)并將其用于正態(tài)概率分布的制造過程。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序在移動(dòng)設(shè)備或頭戴式顯示器(HMD)單元中處理。在過去十年中，包括智能手機(jī)和平板電腦在內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備的用戶數(shù)量有所增加。移動(dòng)技術(shù)已經(jīng)越來越普及。另一方面，HMD單位已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間，但它們也沒有被接收。HMD主要用于虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)，但通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用找到了新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的HMD單元只是在最近幾年才開始流行起來。幾乎所有的移動(dòng)設(shè)備都集成了GPS功能，HMD單元、加速計(jì)和陀螺儀都與谷歌Maps或Waze等流行應(yīng)用程序兼容。

每個(gè)工作站的數(shù)據(jù)收集是根據(jù)需要分析的特性使用不同的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行的。這些信息可以從力矩扳手、數(shù)字指示器、真位置計(jì)、密封間隙系統(tǒng)等獲得;這些設(shè)備可以通過無線傳輸數(shù)據(jù)到CAQ軟件，以獲得更實(shí)用的方法。在此之后，軟件(QDA)將利用收集的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建實(shí)時(shí)報(bào)告，這些報(bào)告將被導(dǎo)出到AR系統(tǒng)。下圖展示了汽車工業(yè)中使用的測(cè)量設(shè)備及其與QDA的連接實(shí)例。lw