Разработка AR-приложения визуального моделирования процесса сборки станка
|
Аннотация 2
Введение 7
Глава 1 Дополненная реальность, её особенности и свойства 10
1.1 Технология дополненной реальности: сущность, средства и методы реализации 10
1.2 Принципы работы приложений дополненной реальности 13
1.3 Классификация и сравнение наборов средств разработки приложений дополненной реальности 17
1.4 Обзор инструментов для работы с дополненной реальностью 20
1.4.1 Обзор набора средств разработки EasyAR Sense 20
1.4.2 Обзор набора средств разработки ARCore 21
1.4.3 Обзор набора средств разработки ARKit 23
1.5 Внедрение интерактивных технологий в решении вопроса оптимизации производственных процессов 24
1.6 Анализ зарубежного и российского опыта использования технологий дополненной реальности в производственных процессах 27
Глава 2 Выбор инструментов и технологий для построения приложения дополненной реальности 32
2.1 Выбор целевого устройства и операционной системы для разработки приложения дополненной реальности 32
2.2 Выбор языка программирования для разработки приложения дополненной реальности 33
2.3 Выбор набора средств для разработки приложения дополненной реальности 34
2.4 Моделирование и реализация приложения дополненной реальности для визуального моделирования процесса сборки станка 35
2.4.1 Выбор архитектурного решения, используемого в процессе разработки приложения дополненной реальности 37
2.4.2 Диаграмма классов анализа реализуемого приложения дополненной реальности 38
2.4.3 Диаграмма классов приложения дополненной реальности 39
2.4.4 Создание трехмерных объектов для использования в приложении дополненной реальности на мобильных устройствах 41
2.4.5 Разработка приложения дополненной реальности в Unity 43
Глава 3 Тестирование работы приложения дополненной реальности на мобильной платформе 51
3.1 Подготовка проекта модульных тестов MSTest для разработанного приложения дополненной реальности 51
3.2 Тестирование производительности разработанного приложения дополненной реальности на мобильном устройстве 53
Заключение 55
Список используемой литературы 57
Введение 7
Глава 1 Дополненная реальность, её особенности и свойства 10
1.1 Технология дополненной реальности: сущность, средства и методы реализации 10
1.2 Принципы работы приложений дополненной реальности 13
1.3 Классификация и сравнение наборов средств разработки приложений дополненной реальности 17
1.4 Обзор инструментов для работы с дополненной реальностью 20
1.4.1 Обзор набора средств разработки EasyAR Sense 20
1.4.2 Обзор набора средств разработки ARCore 21
1.4.3 Обзор набора средств разработки ARKit 23
1.5 Внедрение интерактивных технологий в решении вопроса оптимизации производственных процессов 24
1.6 Анализ зарубежного и российского опыта использования технологий дополненной реальности в производственных процессах 27
Глава 2 Выбор инструментов и технологий для построения приложения дополненной реальности 32
2.1 Выбор целевого устройства и операционной системы для разработки приложения дополненной реальности 32
2.2 Выбор языка программирования для разработки приложения дополненной реальности 33
2.3 Выбор набора средств для разработки приложения дополненной реальности 34
2.4 Моделирование и реализация приложения дополненной реальности для визуального моделирования процесса сборки станка 35
2.4.1 Выбор архитектурного решения, используемого в процессе разработки приложения дополненной реальности 37
2.4.2 Диаграмма классов анализа реализуемого приложения дополненной реальности 38
2.4.3 Диаграмма классов приложения дополненной реальности 39
2.4.4 Создание трехмерных объектов для использования в приложении дополненной реальности на мобильных устройствах 41
2.4.5 Разработка приложения дополненной реальности в Unity 43
Глава 3 Тестирование работы приложения дополненной реальности на мобильной платформе 51
3.1 Подготовка проекта модульных тестов MSTest для разработанного приложения дополненной реальности 51
3.2 Тестирование производительности разработанного приложения дополненной реальности на мобильном устройстве 53
Заключение 55
Список используемой литературы 57
Актуальность исследуемой темы обуславливается тем, что приложение дополненной реальности, используемое для моделирования процесса сбора станка и его механизмов, внедряется в производственные процессы с целью повышения эффективности проводимых ремонтных работ и адаптации персонала к новому оборудованию, а также снижения затрачиваемых денежных средств при проведении указанных деятельностей. Кроме того, приложение дополненной реальности дает предприятию, использующего его, немало преимуществ: снижение влияния человеческого фактора, то есть вероятность ошибки, при проведении работ направленных на замену или ремонт станков, что соответствует ГОСТ 15.601-98, который устанавливает требования к техническому обслуживанию и ремонту техники. Соответствие межгосударственным стандартам позволяет не только пройти сертификацию, но и дает возможность расширить позиции предприятия на товарных рынках, а также привлечь дополнительных инвесторов. Помимо прочего наличие, ранее указанного, сертификата дает возможность предприятию выпускать «белую», то есть лицензированную, продукцию.
Использование технологии дополненной реальности может обеспечить достижение успеха на долгосрочный период и создать условия, возможности устойчивого развития посредством: снижения вероятности поломки дорогого оборудования; улучшения условий работы технического персонала за счет частичной автоматизации их деятельности; помощи предприятию при выполнении обязательств; увеличения контроля за процессами происходящими при техническом обслуживании оборудования.
Целью выпускной квалификационной работы является совершенствование технологических и экономических инструментов, применяемых в процессе ремонта или замены станков, при обучении персонала для работы с указанными механизмами, а также повышения эффективности указанных мероприятий, проводимых предприятием.
Для достижения заданных целей необходимо решить такие задачи, как:
• провести анализ практик применения технологий дополненной реальности в сфере производства продукции;
• разработать приложение дополненной реальности, применяемое для проведения работ, направленных на обслуживание механизмов станка, с визуализацией проводимых процессов.
Для повышения мотивации использования подобных решений на предприятии в мировой практике принято рассматривать следующие преимущества:
• снижаются эксплуатационные расходы;
• повышается конкурентоспособность предприятия;
• создается более благоприятное мнение о предприятии среди населения, что распространяется и на продукцию;
• уменьшаются издержки, связанные с вероятностью человеческой ошибки при техническом обслуживании оборудования;
• предприятию становится легче выполнять предписания требований, устанавливаемых в межгосударственных стандартах.
Таким образом, применение приложений с использованием технологии дополненной реальности, может сыграть исключительную роль при становлении предприятий в условиях ограниченности финансовых ресурсов.
Объектом исследования является процесс применения технологий дополненной реальности на производстве в целях технического обслуживания механизмов станков с визуализацией проводимых мероприятий. Предметом исследований являются технические инструменты и технологии, применяемые для создания приложений дополненной реальности при использовании на производстве и визуализации процессов сборки или ремонта станков.
Научная новизна исследования заключается во внедрении в производственные процессы технологии дополненной реальности, позволяющей повысить эффективность выполняемых задач обслуживания оборудования путём визуализации проводимых процессов.
Теоретическая и практическая значимость заключается в том, что полученные выводы и результаты развивают и дополняют методы, применяемые на производстве при выполнении работ, направленных на техническое обслуживание оборудования и повышения эффективности. Основные выводы и рекомендации могут быть использованы при разработке собственных приложений дополненной реальности на промышленных предприятиях, реализация которых позволит повысить эффективность и сократить расходы, затрачиваемые на переобучение сотрудников.
Данная работа состоит из введения, 3 глав, заключения и списка использованной литературы. В первой главе проводится анализ технологии дополненной реальности, обзор инструментов для работы с ней, а также рассматривается опыт использования дополненной реальности на производствах разных стран. Во второй главе происходит выбор средств и технологий разработки, моделирование и создание приложения дополненной реальности для мобильной платформы. В третей главе подготавливается проект модульных тестов и тестируется производительность разработанного приложения. Основная часть работы изложена на 54 станицах, текст иллюстрирован 8 таблицами и 20 рисунками.
Использование технологии дополненной реальности может обеспечить достижение успеха на долгосрочный период и создать условия, возможности устойчивого развития посредством: снижения вероятности поломки дорогого оборудования; улучшения условий работы технического персонала за счет частичной автоматизации их деятельности; помощи предприятию при выполнении обязательств; увеличения контроля за процессами происходящими при техническом обслуживании оборудования.
Целью выпускной квалификационной работы является совершенствование технологических и экономических инструментов, применяемых в процессе ремонта или замены станков, при обучении персонала для работы с указанными механизмами, а также повышения эффективности указанных мероприятий, проводимых предприятием.
Для достижения заданных целей необходимо решить такие задачи, как:
• провести анализ практик применения технологий дополненной реальности в сфере производства продукции;
• разработать приложение дополненной реальности, применяемое для проведения работ, направленных на обслуживание механизмов станка, с визуализацией проводимых процессов.
Для повышения мотивации использования подобных решений на предприятии в мировой практике принято рассматривать следующие преимущества:
• снижаются эксплуатационные расходы;
• повышается конкурентоспособность предприятия;
• создается более благоприятное мнение о предприятии среди населения, что распространяется и на продукцию;
• уменьшаются издержки, связанные с вероятностью человеческой ошибки при техническом обслуживании оборудования;
• предприятию становится легче выполнять предписания требований, устанавливаемых в межгосударственных стандартах.
Таким образом, применение приложений с использованием технологии дополненной реальности, может сыграть исключительную роль при становлении предприятий в условиях ограниченности финансовых ресурсов.
Объектом исследования является процесс применения технологий дополненной реальности на производстве в целях технического обслуживания механизмов станков с визуализацией проводимых мероприятий. Предметом исследований являются технические инструменты и технологии, применяемые для создания приложений дополненной реальности при использовании на производстве и визуализации процессов сборки или ремонта станков.
Научная новизна исследования заключается во внедрении в производственные процессы технологии дополненной реальности, позволяющей повысить эффективность выполняемых задач обслуживания оборудования путём визуализации проводимых процессов.
Теоретическая и практическая значимость заключается в том, что полученные выводы и результаты развивают и дополняют методы, применяемые на производстве при выполнении работ, направленных на техническое обслуживание оборудования и повышения эффективности. Основные выводы и рекомендации могут быть использованы при разработке собственных приложений дополненной реальности на промышленных предприятиях, реализация которых позволит повысить эффективность и сократить расходы, затрачиваемые на переобучение сотрудников.
Данная работа состоит из введения, 3 глав, заключения и списка использованной литературы. В первой главе проводится анализ технологии дополненной реальности, обзор инструментов для работы с ней, а также рассматривается опыт использования дополненной реальности на производствах разных стран. Во второй главе происходит выбор средств и технологий разработки, моделирование и создание приложения дополненной реальности для мобильной платформы. В третей главе подготавливается проект модульных тестов и тестируется производительность разработанного приложения. Основная часть работы изложена на 54 станицах, текст иллюстрирован 8 таблицами и 20 рисунками.
В ходе проделанной работы был проведен анализ технологии дополненной реальности, её опыт использования для производственных решений, а также разработано приложение дополненной реальности для визуализации процесса сборки/обслуживания станка.
В начале исследования были поставлены задачи:
• провести анализ практик применения технологий дополненной реальности в сфере производства продукции;
• разработать приложение дополненной реальности, применяемое для проведения работ, направленных на обслуживание механизмов станка, с визуализацией проводимых процессов.
Для решения первой задачи был проведен анализ зарубежного и российского опыта использования технологий дополненной реальности в производственных процессах, где в результате были выявлены основные преимущества и недостатки существующих решений.
Для решения второй задачи были выявлены основные инструменты и механизмы, применяемые при построении приложений AR и проведён разбор существующих средств разработки. Изучены технологии оптического трекинга. В ходе реализации было создано мобильное приложение с использованием набора средств разработки EasyAR и применением языка программирования C#.
Изучение научно-технической литературы помогло определиться с выбором технологий и инструментов, которые применялись в ходе разработки приложения дополненной реальности.
В ходе работы было проведено сравнение паттернов проектирования, на основании которого было решено использовать MVC, для обеспечения модульности приложения.
Также в ходе реализации решения было освоено программное обеспечение для моделирования трехмерных объектов - Blender.
Помимо реализации приложения дополненной реальности, была проведена работа над созданием модульных тестов, которые позволили выявить показатели эффективности разработанного мобильного приложения с использованием дополненной реальности.
Результаты тестирования показали, что созданное решение обеспечивает стабильную работу приложения при большом количестве объектов, находящихся в одном кадре, а скорость обработки одного кадра не превышает 41 миллисекунды.
В связи с полученными результатами можно сделать вывод, что поставленные цели были полностью достигнуты.
В начале исследования были поставлены задачи:
• провести анализ практик применения технологий дополненной реальности в сфере производства продукции;
• разработать приложение дополненной реальности, применяемое для проведения работ, направленных на обслуживание механизмов станка, с визуализацией проводимых процессов.
Для решения первой задачи был проведен анализ зарубежного и российского опыта использования технологий дополненной реальности в производственных процессах, где в результате были выявлены основные преимущества и недостатки существующих решений.
Для решения второй задачи были выявлены основные инструменты и механизмы, применяемые при построении приложений AR и проведён разбор существующих средств разработки. Изучены технологии оптического трекинга. В ходе реализации было создано мобильное приложение с использованием набора средств разработки EasyAR и применением языка программирования C#.
Изучение научно-технической литературы помогло определиться с выбором технологий и инструментов, которые применялись в ходе разработки приложения дополненной реальности.
В ходе работы было проведено сравнение паттернов проектирования, на основании которого было решено использовать MVC, для обеспечения модульности приложения.
Также в ходе реализации решения было освоено программное обеспечение для моделирования трехмерных объектов - Blender.
Помимо реализации приложения дополненной реальности, была проведена работа над созданием модульных тестов, которые позволили выявить показатели эффективности разработанного мобильного приложения с использованием дополненной реальности.
Результаты тестирования показали, что созданное решение обеспечивает стабильную работу приложения при большом количестве объектов, находящихся в одном кадре, а скорость обработки одного кадра не превышает 41 миллисекунды.
В связи с полученными результатами можно сделать вывод, что поставленные цели были полностью достигнуты.
