Технология дополненной реальности при визуализации оборудования специального назначения Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №05/2017 ISSN 2410-6070_

УДК 004.514

Н.В. Фролов

АО «ИСС»

г. Железногорск, Российская Федерация

ТЕХНОЛОГИЯ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ ПРИ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Аннотация

В данной статье рассмотрены возможности использования технологии дополненной реальности для наложения виртуальных данных на реальные объекты. Выявлена и обоснована потребность в визуализации оборудования специального назначения.

Ключевые слова

Дополненная реальность, визуализация, восприятие, оборудование, технология

Введение

Визуализация в инженерном деле является одним из способов наиболее эффективно передать внешние характеристики того или иного технического объекта. Особенно это актуально на этапах проектирования и сборки сложного оборудования специального назначения (ОСН), такого как приборы и сборочные единицы систем ракетно-космической, атомной, военной и прочих областей. Зачастую, это - уникальная, технологически сложное оборудование, состоящее из большого количества связанных друг с другом модулей. Благодаря визуализации такого оборудования, можно наглядно оценить удобство стыковки модулей, их расположение, а также выполнить проверку на корректность стыковки элементов изделия еще на этапе конструирования. Для этого существует множество технологий комплексного информационного сопровождения (например, специальные программы для САПР и моделирования). Но на этапе непосредственной сборки ОСН возможности визуализации обычно ограничиваются лишь инструкцией. В связи с этим может быть полезна такая технология, которая могла бы обеспечить визуальное сопровождение процесса сборки непосредственно при работе в цехе. В качестве решения модно использовать технологию дополненной реальности, которая позволяет в режиме реального времени давать подсказки по установке и подключению модулей, их стыковке и расположению. Это достигается за счёт наложения на воспринимаемую глазами человека картину реального мира виртуальных данных, используя специальное программное и аппаратное обеспечение.

Технология дополненной реальности и её принцип

Технология дополненной реальности - результат введения в поле восприятия человека сенсорных данных с целью дополнения сведений об окружении и улучшения восприятия информации [1]. Эта технология позволяет существенно расширить область данных, воспринимаемых человеком, за счёт переноса в реальный мир цифровой информации. Процесс формирования дополненной реальности происходит с помощью камеры или иного устройства, которое может обрабатывать видеосигнал. Специальная программа дополнит картинку необходимыми виртуальными объектами, такими как видео и аудио материалы, SD-модели, а также текстовый контент. Сам термин «дополненная реальность», предположительно, был предложен исследователем корпорации Boeing Томом Коделом (Tom Caudell) в 1990 году [2]. По сути, и несмотря на название, эта технология может как дополнять окружающий мир, так и устранять из него объекты - возможности дополнительной реальности ограничиваются лишь возможностями соответствующих устройств и программ. Главный принцип технологии - расширить понимание происходящих процессов, а не всецело «поглотить» настоящий мир. Устройства, способные расширять границы реальности, уже давно продаются в специализированных магазинах, а разработчики и ученые давно занимаются созданием нового поколения техники, дополняющей окружающую реальность.

Основными элементами технологии дополненной реальности являются специальные маркеры, которые считываются с помощью камеры и, на основании полученных данных, специальное программное

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №05/2017 ISSN 2410-6070_

обеспечение строит модель, отображаемую человеку на дисплее монитора или планшета, либо на ином устройстве вывода информации.

Устройства дополнительной реальности обладают рядом характеристик, которые становятся преимуществами по отношению к прочим видам визуализации (конкурируя лишь с системами виртуальной реальности) [3]:

1. Обеспечение взаимодействия с объектом на интуитивном уровне;

2. Предоставление информации здесь и сейчас (для просмотра не требуется специальных навыков и знаний);

3. Возможность показать то, что нельзя представить привычными способами;

4. Возможность с лёгкостью менять параметры объекта через интерфейс специального приложения;

5. Возможность «примерить» виртуальные объекты к реальному окружению;

6. Изображение-метка, используемая в технологии, может быть любого формата и может быть напечатана любым тиражом.

Таким образом, применение технологии дополнительной реальности имеет широкие перспективы применения как в традиционных направлениях (например, в информационных технологиях, бизнесе, сфере развлечения и услуг), так и при решении специализированного круга задач (например, в сопровождении процессов инженерного и образовательного характера, деятельности военных и космонавтов).

Варианты использования технологии дополнительной реальности для визуализации

оборудования специального назначения

Технология дополненной реальности может существенно повысить качество конечного продукта, а также производительность труда при сборке оборудования специального назначения. При этом, дополнительную реальность можно использовать как для обучения сборке конкретного узла, так и непосредственно для самого процесса сборки. Используя интерактивные подсказки, сборщик будет обращаться к инструкции лишь для сверки данных, а не для выяснения последовательности установки тех или иных элементов. Анализируя поступающий видеопоток, компьютерная программа сама определит правильность установки/подключения всех подсистем, распознает форму детали и её номер, а так же вовремя подскажет, если сборщик предпринял ошибочные действия при выполнении монтажа. Сопровождение сборки с помощью технологи дополненной реальности позволяет направлять человека в режиме реального времени, подсказывая последовательность выполнения соответствующих действий. Все это приведёт к существенному сокращению времени сборки прибора, что прямо повлияет на количество выпускаемой продукции в определенный период и позволит снизить требования к квалификации специалистов.

В качестве примера приведём компанию Boeing - одну из крупнейших аэрокосмических компаний в мире. В бортовых системах самолёта, производимого в Boeing, содержится множество компонентов, связанных между собой системой проводов. Укладка и соединение кабелей производится по специальному шаблону, после чего их скрепляют в жгуты, а на концы кабелей устанавливают разъемы. В начале 2014 года компания внедрила решение дополненной реальности на платформе очков Google Glass (рисунок 1). Согласно данным из доклада компании Boeing по проекту, «использование Google Glass позволило сократить время производства на одну четверть и сократить количество ошибок в два раза» [4].

Рисунок 1 - Очки Google Glass

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №05/2017 ISSN 2410-6070_

Использование технологии дополнительной реальности возможно и для подготовки операторов бортовой аппаратуры космических аппаратов, интегрировав её в механизмы работы интеллектуальных автоматизированных обучающих систем [5]. Появляется возможность сделать так, чтобы подготовка операторов оборудования специального назначения происходило посредством создания проблемных ситуаций и их решения с отработкой на специальном стенде. Тогда учебные задания должны иметь форму сценариев-шаблонов, всякий раз при исполнении которых будут отрабатываться как жестко заданные параметры и реакции объекта изучения, так и выбранные случайно. Фактически, такой способ обучения позволит максимально подготовить сотрудника к предстоящей производственной деятельности на предприятиях ракетно-космической отрасли.

В заключение, следует отметить, что технология дополненной реальности с каждым днем становится все более и более популярной и все чаще используются в различных областях производства. Благодаря использованию технологии дополненной реальности, в интерактивном режиме, можно эффективно обучать сотрудников, уменьшать количество ошибок во время сборки приборов специального назначения, сокращать время производства, а также повышать качество изготавливаемых изделий. Список использованной литературы:

1. Дополненная реальность [Электронный ресурс]: статья о технологии дополненной реальности // Википедия - свободная энциклопедия. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Дополненная_ реальность.

2. Brian X. Chen. If You're Not Seeing Data, You're Not Seeing [Электронный ресурс]: Augmented Reality Today // Wired - the science magazine - Режим доступа: https: //www.wired.com/2009/08/augmented-reality.

3. Алексанова Л.В. Возможности и особенности применения технологии дополненной реальности в образовании // Управление инновациями: теория, методология, практика: сборник материалов IX международной практической конференции. - Новосибирск: ЦРНС, 2014. - С. 123-127.

4. Терёхин А. Как повысить эффективность производства с дополненной реальностью [Электронный ресурс]: статья об использовании дополненной реальности в промышленности и производстве // Сайт Хабрахабр: - Режим доступа: https://habrahabr.ru/post/324150.

5. Углев В.А. Специфика подготовки операторов на базе моделеориентированных автоматизированных обучающих систем // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - №4(48). - 2013. - С. 54-58.

© Фролов Н.В., 2017

УДК 677:628.517.2

Шмырев Д. В., Старший преподаватель, к.т.н., Коверкина Е.В., эксперт лаборатории, Кочетов О.С., профессор, д.т.н., Российский государственный социальный университет, (РГСУ),

е-тай: v.shmyrev@bk.ru

РАСЧЕТ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ВИБРОИЗОЛИРОВАННЫХ ПОМОСТОВ ОПЕРАТОРА

Аннотация

Работа посвящена вопросам расчета упругих элементы для системы виброизоляции человека-оператора, выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин, или пакета тарельчатых упругих элементов.

Ключевые слова

Упругие элементы, виброизоляция, человек-оператор, пружина.