基于增强现实技术的智能工厂生产作业指导系统设计与实现开题报告

 2020-02-18 07:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1 研究目的及意义

随着科技的日益进步,一些新兴的科技渐渐兴起,特别是智能时代的到来,其中增强现实表现的十分出彩。在20世纪60年代,国外公司suthedalid作为3d显示技术的始祖, 研发出了第一代可以用做透视的虚拟现实头盔式显示器, 通过加装一些设备, 它可以作为ar设备使用, 但是其体积巨大且显示效果粗糙, 很容易造成用户的疲劳, 所以市场情况不佳。而由于硬件与图像处理研究的限制, 在之后的20年内, ar技术并没有得到显著的进展。直到1992年augmented reality (增强现实) 这一术语正式诞生, tom caudel和他的同事都在开发头戴式显示系统, 2000年第一款ar游戏ar-quake的发布, 标志着ar已初步进入商业领域。至2017年苹果公司宣布ios11中将带来全新的ar组件arkit, 使得iphone一跃成为全球最大的ar平台, 这都让人不得不相信ar的确有着巨大的发展潜力。增强现实(ar)是一种新型的人机交互,它覆盖了关于现实世界环境的虚拟计算机生成信息。在过去的十年里,它已经在很多领域都有很好的应用,比如军事训练,外科、娱乐、维修、装配、产品设计等。但同时ar对电子设备的硬性要求也非常的高。

在2018年引起争议的“智能时代的到来”对劳动市场的冲击,从某个角度说明了,我们渴望着更加智能的解放生产力,将机械式重复的工作留给机器人去完成,我们可以以一个管理者的角度操控生产过程,即智能工厂。这也满足了我国现阶段对工业化和信息化的要求,智能工厂必将成为大势所趋。

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2. 研究的基本内容与方案

本次研究的基本目标是:是在屏幕上把虚拟世界叠加在现实世界并进行互动。基于增强现实技术的智能工厂生产作业让指导系统通过文本信息、虚拟信标、3d模型、动画等虚拟元素增强工厂人员对生产现场的感知能力,使其得以便撞快速地了解毛料、零部件、产成品等物品的位置、数量等各类属性;同时,根据快速更新的生产任务,为工人提供生产物料、工具、工序、时长等生产作业指导信息。

运用基于unity 3d平台,整合vuforia sdk 进行开发。vuforia sdk和 unity 3d 是增强现实装配指导实现的底层支持,负责底层算法的实现。开发流程主要分为三大板块:模型制作、物体识别信息获取、用户交互。模型制作模块可选用3ds max软件生成导出.fbx文件,导入unity 3d中。物体识别信息获取模块则可用vuforia object scanner将零件的特征信息导入,在其中要注意特征点数量的选取,再在云端进行数据处理再生成数据包。在用户交互模块时下比较流行的是基于联合传感器的交互和基于计算机视觉的交互。同时由于工厂中物件是可能移动的,对于跟踪注册识别算法要合理运用。综上,具体开发流程如图1所示。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需理论基础。确定方案,完成开题报告。

第4-5周:熟悉掌握基本理论,完成英文资料的翻译,熟悉开发环境。

第6-9周:编程实现各算法,并进行仿真调试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 周忠,周颐,肖江剑.虚拟现实增强技术综述[j].中国科学:信息科学, 2015, 45 (2) :157-180.

[2] s.k.ong,m.l.yuanamp;a.y.c.nee (2008): augmented reality applications in manufacturing:a survey,international journal of production research, 46:10,2707-2742.

[3] 陈兴.刘俊峰:携手增强现实创造未来[j].电子世界,2019(02):5.

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