Prima di iniziare il lavoro sperimentale, si è ritenuto opportuno analizzare le applicazioni industriali dell’AR per poterne analizzare i pregi e le problematiche emerse. Di seguito si riporta un estratto delle ricerche svolte in merito.
4.8.2 -
Manutenzione
Nell’attività di manutenzione lo strumento per lo più utilizzato è la documentazione cartacea e in particolare il manuale d’uso e manutenzione che accompagna un macchinario a seguito del suo acquisto. Tuttavia schemi ed immagini presenti nei manuali sono spesso essere poco chiari e ciò comporta perdite di tempo e errori frequenti durante le operazioni di manutenzione.
La possibilità di usufruire della tecnologia AR in ambito manutentivo porta notevoli benefici, infatti, è possibile visualizzare le singole operazioni che gli addetti alla manutenzione devono svolgere in funzione dell’azione di manutenzione programmata che devono compiere o del tipo di guasto rilevato.
Le informazioni vengono fornite direttamente sul macchinario facilitando la loro comprensione, incrementando l’efficacia attraverso una diminuzione degli errori e l’efficienza ovvero la riduzione dei tempi necessari al completamento dei task di manutenzione.
Di seguito vengono riportati alcuni progetti di AR sviluppati negli ultimi anni.
IL PROGETTO ARMAR
I ricercatori della Columbia University hanno creato nel 2009 il sistema ARMAR (Augmented Reality for Maintenance and Repair) [20] , Il progetto esplora l'uso della realtà aumentata per il supporto nello svolgimento della manutenzione e riparazione di macchinari complessi.
Obiettivo principale è quello di determinare come la AR sovrapponendo in tempo reale le informazioni necessarie all’operatore sull’ambiente di lavoro, possa migliorare l'accuratezza, la produttività e la sicurezza del personale addetto alla manutenzione.
Attraverso un head-worn display (Figura 4-36), il personale addetto può visualizzare testi, etichette, frecce, nonché sequenze animate in modo tale da essere guidato verso la zona danneggiata e essere assistito nella comprensione dei compiti, e nella loro esecuzione. Come computer è stato utilizzato un wrist computer (pc indossabili che si integrano completamente con lo spazio personale dell’utente, Figura 4-37 Dx), e come dispositivo di interazione una tastiera virtuale (Figura 4-37 Sx) che riconosce i gesti dell’utente.
Recentemente è stato testato dai Marines americani per la riparazione di una torretta blindata ed il tempo di riparazione è risultato essere ridotto della metà rispetto ad un normale intervento manuale.
In futuro, se dovesse essere introdotto e diffuso nel settore delle automobili commerciali, questo sistema potrebbe rappresentare una svolta e consentire a quasi tutti gli automobilisti di cimentarsi nella riparazione della propria autovettura.
Figura 4-36: Esempio di istruzione manutentiva visualizzata per mezzo dell'applicazione AR “ARMAR”
Figura 4-37: Sx) La tastiera virtuale che riconosce i gesti ; Dx) il wrist computer utilizzato nel progetto
IL PROGETTO RAMAR
Uno studio completamente made in Italy è il progetto RAMAR (Realtà aumentata per manutenzione e addestramento in remoto).
RAMAR ha messo a punto le metodologie della realtà aumentata e la relativa strumentazione, sviluppata da Percro e VRMedia, per lo svolgimento di attività di manutenzione e assistenza remota in specifici contesti industriali del territorio lucchese, anche relativamente agli aspetti della trasmissione dati via satellite.
Gli scenari applicativi ai quali «Ramar» si rivolge sono d’interesse sia per le aziende lucchesi produttrici di macchinari, impianti e imbarcazioni da diporto, che per tutte quelle imprese che hanno stabilimenti produttivi decentrati, in quanto questi strumenti: caschetto HMD Optical See-Trough con telecamera, visore, cuffie, microfono e mini computer (Figura 4-39), che mettono in comunicazione operatori di manutenzione con postazioni remote, possono rendere più efficienti ed economici gli interventi di assistenza e addestramento e migliorare il servizio al cliente.
L’esperto è in grado di vedere cosa sta guardando l’utente remoto e può fargli da guida, dando precise informazioni con comunicazioni audio/video e con simboli grafici in sovraimpressione (Figura 4-38).
L’utente remoto riceve supporto consultando le informazioni fornite sul visore indossabile.
La comunicazione dati avviene tramite rete wi-fi o umts, passando poi su internet (o su vpn). La banda necessaria è di 384 kb/s up/down.
Figura 4-38: Il progetto Ramar: comunicazione tra l’esperto e l’utente remoto.
Figura 4-39: strumentazione utilizzata nel progetto
4.8.3 -
Assemblaggio
La possibilità di fornire istruzioni contestualizzate e in tempo reale passo dopo passo ad un addetto durante l’esecuzione di operazioni di assemblaggio, possono portare a evidenti vantaggi, infatti numerose attività di ricerca hanno dimostrato attraverso risultati sperimentali che i sistemi AR riducono i tempi di assemblaggio e gli errori commessi, di seguito vengono presentate alcuni progetti internazionali di realtà aumentata applicata in questo ambito.
In [24] è riportato il progetto di ricerca riguardante un’applicazione AR per l'insegnamento della procedura di smontaggio/montaggio di trasmissione di un veicolo per gli studenti di ingegneria della Korea University of Technology di Cheonan.
Il sistema ha una configurazione Spatial Display VST, comprende un computer dotato di software AR, due videocamere, due schermi LCD e un sistema di traking marker-based; nell’ambiente di lavoro è presente la trasmissione del veicolo, strumenti e attrezzi specifici,
all’utente in modalità video. Quest’ultimo viene realizzato sovrapponendo istruzioni 3D al flusso video ripreso dalle webcam. Animazioni e altri effetti visivi sono applicati per una migliore comprensione del’istruzione corrente.
Durante l’esecuzione della procedura, gli studenti possono vedere quali parti di trasmissione del veicolo montare/smontare e in quale ordine devono essere montati o smontati e può navigare avanti e indietro nella procedura passando da un’istruzione all’altra(Figura 4-40).
Figura 4-40 Immagini e schema dell’applicazione del progetto “Augmented Reality System For Teaching Vehicle Automatic Transmission Assembling/Disassembling”
La VTT Techinacal Researc Centre of Filland lavora a diversi progetti sulla realtà aumentata, in particolare il lavoro [25] presenta un sistema AR per il supporto all’operatore impegnato nell’assemblaggio di componenti meccanici attraverso la sovrapposizione di informazioni visive (componenti 3D da assemblare) direttamente sulle parti da assemblare.
Uno sforzo importante è stato fatto per integrare in maniera semplice le informazioni proveniente dai CAD con il software AR.
Il sistema utilizza un sistema spatial display, una webcam USB standard e un sistema di tracking marker-based. In Figura 4-41: si può vedere l’interfaccia utente, l’operatore ottiene informazioni testuali sullo step che deve compiere e vede i contenuti virtuali sovraimpressi all’ambiente reale, attraverso le frecce può navigare all’interno della procedura andando allo step desiderato.