Augmented Remote Inspection Environment
System Augmented Remote Inspection Environment (ARIE) jest rozwiązaniem opartym o techniki rzeczywistości rozszerzonej, przeznaczonym do wspomagania realizacji procesów eksploatacji maszyn produkcyjnych i systemów pomiarowych. System powstał w odpowiedzi na potrzebę wspomagania prowadzenia pomiarów diagnostycznych części maszyn metodą termograficzną w laboratorium badawczym na Uniwersytecie Cranfield mieszczącym się w Wielkiej Brytanii, współpracującym z firmami z branży motoryzacyjnej i lotniczej.
Rozwiązanie ARIE jest oparte o mobilne systemy rzeczywistości rozszerzonej, tj. o telefony komórkowe lub tablety. Prowadzenie inspekcji części maszyn często wymagane jest w miejscu eksploatacji danego urządzenia (pojazdu), gdzie nie zawsze znajdują się osoby wykwalifikowane w realizacji tego typu procedur. Transport eksperta mógłby się okazać zbyt kosztowny, podobnie jak tradycyjne szkolenie operatora, natomiast prowadzenie pomiarów przez osobę niewyszkoloną tylko na podstawie ogólnych instrukcji niesie ze sobą ryzyko nieprawidłowych wyników. Wprowadzono zatem koncepcję rzeczywistości rozszerzonej, wspomagającej w sposób wizualny proces eksploatacji systemu pomiarowego, w celu możliwości realizacji przez osoby niewyszkolone. Dodatkowo, w kluczowych momentach pracy, gdy istnieje potrzeba podjęcia decyzji, istnieje możliwość zdalnej pracy z ekspertem niebędącym fizycznie obecnym w miejscu pomiaru. Schemat działania systemu przedstawiono na rys. 1.
Rys. 1 Schemat działania systemu ARIE
Użytkownik systemu jest wyposażony w tablet, telefon komórkowy lub ewentualnie inteligentne okulary z systemem Android. Za pomocą kamery wbudowanej w urządzenie ogląda elementy systemu, uzyskując podpowiedzi odnośnie kolejnych kroków, które musi wykonać. Podpowiedzi mają charakter tekstowy, graficzny i postać animacji 3D (rys. 2). Użytkownik otrzymuje od eksperta lub wykonuje samodzielny przydział zadania głównego, tj. procedury, która składa się dalej z zadań i podzadań. Wykonanie każdego podzadania musi zostać potwierdzone przez użytkownika, a jeśli wymaga podjęcia decyzji, informacja na jej temat musi zostać wprowadzona poprzez wybór odpowiedniej opcji.
Rys. 2 System ARIE u użytkownika (niedoświadczonego operatora)
Ekspert korzysta z aplikacji (rys. 3) na zwykłym komputerze (stacjonarnym lub przenośnym). Może łączyć się z użytkownikiem, przydzielać mu procedury, anulować, akceptować lub restartować zadania i podzadania oraz ma wgląd w szczegóły podjętych decyzji. Oprócz kanału komunikacji głosowej, dostępnego poza aplikacją, istnieje wbudowany w nią mechanizm wzajemnego wysyłania wiadomości tekstowo-graficznych, które mogą być przypisane do poszczególnych zadań. Użytkownik może wykonać zdjęcie lub zrzut ekranu z aplikacji i wysłać zapytanie do eksperta. Dodatkowym kanałem komunikacji jest interakcja z współdzielonym modelem 3D stanowiska pomiarowego, gdzie ekspert może pokazać użytkownikowi pewne szczegóły dotyczące procedury pomiarowej (rys. 4).
Rys. 3 System ARIE u eksperta
Rys. 4 Interakcja na wspólnym modelu 3D w systemie ARIE
System ARIE utworzono w całości i wypełniono pierwotną treścią procedury inspekcyjnej w ciągu 2 miesięcy, stosując założenia metodyki budowy otwartych systemów VR [1] w pełnym zakresie, rozpoczynając od identyfikacji (w tym wywiadów z inżynierami realizującymi proces inspekcji w tradycyjny sposób), przez uzasadnienie (gdzie odrzucono niektóre proponowane wstępnie koncepcje rozwoju oraz oznaczono źródła wiedzy) i akwizycję wiedzy (głównie poprzez wywiady z inżynierami oraz wykonywanie dokumentacji fotograficznej). Dalej prowadzono formalizację – wyznaczono procedurę, składającą się z sześciu zadań, mających łącznie dwadzieścia podzadań i przystąpiono do programowania otwartej aplikacji AR.
W badaniach potwierdzono skuteczne działanie aplikacji i przygotowano jej wersję instalacyjną oraz dokumentację, wliczając w to scenariusz dodawania nowych procedur, zapewniając system gotowy w użyciu. Już po wdrożeniu, w ramach prac opisanych w publikacji [2], wprowadzono do aplikacji nową procedurę szkoleniową, tj. aplikację do nauki obsługi procesu druku 3D na maszynie pracującej w technologii kształtowania uplastycznionym tworzywem sztucznym (z ang. Fused Deposition Modelling, FDM). Potwierdzono efektywność w działaniu procedury szkoleniowej (szczegóły w publikacji [2]), jak również zdolność do szybkiego dodawania treści do rozwiązania AR.
[1] Górski F., Building Virtual Reality Applications for Engineering with Knowledge-Based Approach, Management and Production Engineering Review, Vol. 8, No. 4, 2017
[2] Górski, F., Wichniarek, R., Kuczko, W., Bun, P., Erkoyuncu, J.A., Augmented Reality in Training of Fused Deposition Modelling Process, Advances in Manufacturing, Springer 2018, pp. 565-574
