增强现实(AR)不仅仅是娱乐和游戏。“它在工业自动化领域也有多种用途，”该公司创新项目总监兼制造工程快速开发经理埃兰•纳达尔(Eran Nadel)指出西门子数字工业软件．他应该知道这一点，因为他和他的同事都是开发AR技术用于制造业的工程师。这些工程师将CAD和其他数据构建的虚拟元素叠加到移动设备、台式电脑、智能眼镜和耳机上描绘的真实物体的视图上。正是这种虚拟与现实的叠加，将AR与虚拟现实(VR)区分开来。虚拟现实让用户沉浸在一个完全由数字元素构建的虚拟场景中。
纳达尔报告称，西门子的重点一直是使用AR支持各种以人为本的活动。一个例子是一个维护应用，西门子的AssistAR产品指导技术人员进行变速箱的日常维护。技术人员使用激光雷达红外摄像机生成齿轮箱的真实图像并确定其在空间中的定位后，这个过程就开始了。然后，AssistAR通过在常规计算机屏幕上按工作流程中的正确顺序高亮螺丝和面板等元素，提供一步一步的说明。它还使元素具有动画效果，以显示它们是如何被删除、替换或重新组装的。
在其最简单的形式中，AR被用来识别一个组件、机器或工厂的区域，并给用户一些关于它的上下文信息。“这些信息可以是任何东西，从文件、图片、视频到工业物联网(IIoT)数据，”XR和3D可视化投资组合经理彼得·里士满(Peter Richmond)表示Aveva.．更高级的应用程序包括3D、实时模型、任务的分步全息动画和远程多用户协作。
PlantWeb Optics AR提供具有相关IIT数据的现场技术人员和态势意识，以便快速找到资产。资料来源：艾默生自动化解决方案
四种工业用途
行业至少四种方式部署AR。首先是通过各种工作流程培训新工人或甚至引导更有经验的工人，如在变速箱上执行常规维护。“AR帮助用户通过标准化程序执行并提供现场培训来实现更快的上升并创造更自信的工人，”产品管理总监Vineesh Kapoor说艾默生自动化解决方案．
工业使用AR的第二种方式是资产识别。“增强现实技术可以帮助操作人员和技术人员快速、轻松地找到资产——当他们必须从成百上千个设备中识别出一个时，这是一项困难的任务，”Kapoor说。通过使用增强现实的移动设备，现场工作人员可以直接被引导到需要关注的资产。
增强现实技术的第三个工业用途是知识转移，特别是在该领域。这种增强现实应用的需求有所增长，部分原因是COVID-19大流行期间实施的旅行限制，部分原因是缺乏熟练的专家。卡普尔说:“高级人员通常不能到现场帮助解决问题。”然而，有了增强现实技术，这些专家可以看到当地工程师和现场技术人员看到的东西，并与他们进行远程合作。
这种协助远程通信和简化协作的能力也显示了过程设计和设备布局的承诺 - 第四种方式正在部署AR。用户可以在现实世界中放置虚拟设备，检查它是否会在分配的空间中适应，然后实际上花钱和时间在现实生活中安装它。用户还可以将自己沉浸在拟议的制造单元中，了解机器人将如何与其他机器互动，工人抚养细胞和周围环境。
现在很长一段时间，制造工程师已经能够构建这种细胞，并用带有CAD / CAM软件的机器人和数控机器填充它们，如SolidWorks和DelmiaDassaultsystèmes.．实际上，公司的Delmia软件已经包含超过1,400个机器人的预构造型号。“我们计算了运动运动，所以这是一个逻辑进展，以定时序列将其整齐排列，”高级SolidWorks产品和投资组合经理Mike Buchli说。“这与视频游戏不同。”
然而，这些模拟具有一个重要的限制。“即使您能够将机器人放入计算机模型中并围绕它们，您并没有真正沉浸在那种细胞中，”Buchli解释道。现在，随着AR技术，如他公司的3D体验平台，用户可以在电池上达到6英尺的机器人旁边的旁边的旁边，以加载一台机器。
Siremens的Assistar增强现实软件突出了黄色的轴承盖，因为它通过维护齿轮箱而导致技术人员。资料来源：西门子数字工业软件
制作一些东西
实现增强现实通常比实现虚拟现实更难，因为AR系统需要一种机制来确定元素在现实世界中的位置，以便精确地覆盖虚拟元素。因为电脑游戏产业已经解决了这些问题中的许多，许多服务于制造业的AR开发者一直在借鉴游戏产业的技术。
例如，有些人使用装有摄像机和其他传感器(如红外传感器和雷达)混合的耳机。“除了收集常规的视频图像，它还可以测量深度和建立视角，”达索Systèmes的观众和实验技术开发总监Arnav Mukherjee说。同时，该软件将虚拟网格叠加在真实环境的图像上。“我们可以在网格上放一台机器，它将在视图中适当缩放。”
由于游戏引擎已经生成了这样的网格并叠加在它们上的虚拟对象，因此某些AR开发人员依赖于此目的。然而，Dassaultsystèmes不是那些开发者之一。SolidWorks可以生成这些网格并将CAD模型放在它们上。“我们的用户希望我们作为工程软件的供应商，照顾耳机内部创建图像的所有头痛，”Mukherjee解释说。
根据Nadel，西门子还简化了AR图形的生成。该公司已将其Assiverar软件与其产品生命周期管理（PLM）软件集成，以自动提取CAD数据和PLM软件的CAD数据和装配，检查或维护序列。因此，CAD数据和工作序列作为电子工作指令封装提供，即Assighar可以读取以在生产线上的PC和屏幕上生成AR视觉效果。西门子正在通过称为JT2UNITY的AR转换器使集成商和用户提供这些视觉效果。
纳达尔指出:“通过PLM集成CAD数据是独一无二的。在其他情况下，需要数据转换和额外的过程编写。
空间计算是增强现实的骨干。它允许PlantWeb Optics AR提供现场技术人员的逐个指示，以安全地查找该领域的资产。资料来源：艾默生自动化解决方案
准备您的CAD数据
这些额外的步骤准备在AR视觉效果中使用的CAD模型是几个原因所必需的。首先，“CAD型号来自各种供应商的各种形式，”Aveva的Richmond说。“因此，典型的第一步是将CAD文件转换为适合于3D建模工具（如Blender）的表单，”一个用于创建动画和3D模型的开源工具包。
数据准备的另一个原因是，从CAD和其他数据建立的模型通常太大，大多数AR设备无法实时处理。“无论是几何形状、纹理、纸张还是材料清单上的信息，大多数数据仍然是由工具创造的，而这些工具并没有把实时消费放在第一位，”Nicolas Fonta解释道，他是该公司增强、虚拟和混合现实高级产品经理Autodesk Inc.．“例如，CAD数据通常以参数方式表示，这不适用于最实时图形。当网状后，手机，平板电脑或AR眼镜的细节和分辨率难以进行摄取和实时呈现。“
因此，需要对数据进行简化。达索的慕克吉说:“你可以去掉对增强现实体验不重要的螺丝和其他细节。”你也可以只切割和使用机器或生产线的相关部分。
根据Fonta，直到几年前，使用Autodesk 3ds Max等工具进行手动编写CAD数据，根据Fonta，这是一个需要衡量专业知识的过程。“越来越多，部分自动化解决方案正在出现，”他说。“最好的是用于创建视频游戏及其3D元素的工具的分支。”新兴也是多边形减少，细节水平的生成，纹理重新映射和压缩以及流媒体的服务。
即便如此，Fonta建议设计师从一开始就创建较小，更简单的CAD模型，特别是当他们知道他们的模型可能在AR视觉效果中使用时。这意味着开发CAD模型可以具有最简单的表面和最少的多边形。“最好从一开始就能有效地模拟，而不是尝试减少多边形计数，”Fonta说。这样的减少在事实之后冒着抹去重要细节的风险。
在图形信息之上，还需要在图形信息之上分层其他非图形数据，如元数据或建筑信息建模（BIM）数据所需的准备。“例如，BIM数据可以在建筑物的视觉表示之上显示，”Fonta说。“或者BOM信息可以在消费产品的视觉表示之上显示，或者在物理工业机械顶部分层的IOT数据。”
从计算机游戏行业借用技术，制造公司的工程师在耳机和手机设备屏幕上描绘的实体图像上叠加虚拟元素。来源：Autodesk.
增强你的现实
一旦CAD和其他数据准备好，它们就可以导入AR创作软件，用于创建最终的应用程序。该软件的最新一代具有2D和3D图形编辑工具、脚本工具和可视化编辑器，旨在简化为其部署的硬件定制的应用程序的生成。Aveva的Richmond表示，这些工具可以帮助自动化部分流程。
尽管如此，生成AR应用需要衡量技能和熟悉的必要工具和技术。但是，就像任何技能一样，用户公司可以在用户公司中学习如何使用这些应用程序，“Richmond Notes。为了帮助他们这样做，大多数AR软件开发人员都改进了他们的视觉编辑工具，以减少技能屏障，并使工具更能访问里士满称“Citizen Developer”。
“对于更先进的案件，”在艾默生上添加了Kapoor，“我们建议使用集成商和供应商在云中创建和维护图书馆。”存储库不仅可以简化对文件的访问，而是将它们与最新的AR软件保持最新。
AR视觉效果中的时间和金钱的投资并没有以他们的创作结束。“就像任何软件一样，AR解决方案不是忘记应用程序，”Kapoor解释说。“维护您的AR视觉效果是一种必要确保他们继续支付投资回报。”
