Aliquam lorem ante, dapibus in, viverra quis, feugiat a, tellus. Phasellus viverra nulla ut metus varius laoreet. Quisque rutrum. Aenean imperdiet.

Latest News

Share this

Non solo fantascienza: l’AR per l’industria è già realtà (aumentata)

Articolo proprietario - Autore: GIULIA F. CAMPAGNA, Digital Specialist PIKKART Srl - Augmented Reality Technology. Con patrocinio CRIT e ICIM GROUP

 


Shopping vector created by macrovector – www.freepik.com

INTRODUZIONE
Videogiochi, occhiali intelligenti, contenuti che saltano fuori dalle pagine delle riviste, quadri che prendono vita. Si chiama realtà aumentata (augmented reality) ed è una tecnologia che utilizza gli schermi dei dispositivi mobili e dei dispositivi wearable per aggiungere informazioni a ciò che vediamo. Le possibilità applicative sono pressoché infinite: dall’automotive all’edutainment (educazione + entertainment, divertimento educativo), dallo smart packaging all’Industria 4.0, coprendo un’infinità di settori ed utilizzi.

DEFINIZIONE
Ma cos’è esattamente la Realtà Aumentata?
La Realtà Aumentata, o AR, può essere definita come “un’immagine o un ambiente migliorato, visualizzato su uno schermo o su un altro display, prodotto sovrapponendo immagini, suoni o altri dati digitali al mondo reale”.
Quindi sulle camere di app social come Snapchat o Instagram, ad esempio, l’AR entra in gioco quando si aggiunge un filtro a un’immagine tramite il riconoscimento facciale.
La tecnologia AR è diventata così popolare nel corso di pochi anni che sta iniziando a fare la sua comparsa in vari ambienti di lavoro professionali come l’istruzione, la medicina e l’ingegneria meccanica.

TIPI DI AR
Marker-based AR
È legata a uno specifico marker fisico – tipicamente bidimensionale – posizionato in un ambiente reale su cui vengono sovrapposti contenuti digitali, come oggetti 3D, testi, video, link, tracce audio, ecc.
È uno dei tipi di AR più conosciuti ed usati.
Nel mondo dei social media – i già citati Snapchat ed Instagram, oltre al più giovane TikTok – il marker è il viso dell’utente stesso.
Il sistema di riconoscimento delle immagini AR basato su marker è costituito da diversi moduli come fotocamera, acquisizione di immagini, elaborazione delle immagini, rendering e tracciamento dei marker. È facile e conveniente da implementare tramite app personalizzate per riconoscere modelli specifici utilizzando il feed della fotocamera.

Markerless AR
Si riferisce alle applicazioni software che non richiedono il riconoscimento di un preciso punto di riferimento fisico per la visualizzazione dei contenuti in AR. La realtà aumentata senza marker colloca oggetti 3D virtuali nell’ambiente esaminandone le caratteristiche in tempo reale. Si basa sull’hardware di qualsiasi smartphone, inclusi fotocamera, GPS, bussola digitale e accelerometro affinché il software AR possa completare il lavoro in modo efficiente. Non è necessario un sistema speciale di tracciamento degli oggetti, grazie all’avanzamento tecnologico di fotocamere, sensori e algoritmi di intelligenza artificiale.
Unisce i dati digitali con l’input dei dati in tempo reale registrati in uno spazio fisico, come superfici piane e posizione geografica.
Tra le diverse categorie di AR senza marker troviamo:

SLAM AR
La tecnologia SLAM – Simultaneous Localisation And Mapping (localizzazione e mappatura simultanea) scansiona l’ambiente e crea mappe appropriate per posizionare gli oggetti 3D virtuali su delle superfici, ancorandoli nel mondo reale e permettendo agli utenti di trattarli quasi come se fossero oggetti reali, camminandogli attorno, osservando dettagli a distanza ravvicinata, ecc.

Nell’industria questa tecnologia è spesso utilizzata assieme ad applicazioni CAD, per supportare la fase di design e prototipazione.

Location-based AR
Lega la realtà aumentata ad un luogo specifico leggendo i dati in tempo reale dalla fotocamera di uno smartphone, dal GPS, dalla bussola digitale e dall’accelerometro. L’AR basato sulla posizione non richiede alcun segnale da un’immagine o da un oggetto in quanto solitamente richiede solo il permesso dell’utente come trigger per accoppiare i dati in tempo reale con la posizione attuale. Consente inoltre agli sviluppatori di allegare contenuti digitali interattivi e utili a punti di interesse geografici.
Questo tipo di soluzione è vantaggiosa per i viaggiatori, in quanto può dare loro informazioni aggiuntive ed interessanti su luoghi specifici attraverso oggetti 3D virtuali, video, testi, collegamenti e tracce audio.

Superimposition AR
Viene utilizzato per la sostituzione parziale o totale della vista originale di un oggetto con una vista aumentata di quell’oggetto, usando solitamente un modello 3D dello stesso ma non solo.
La sovrapposizione AR fornisce più viste di un oggetto target con l’opzione di mostrare informazioni extra rilevanti su quell’oggetto.


DISPOSITIVI

People vector created by macrovector – www.freepik.com

Smarthphone
Trattandosi di dispositivi ormai alla portata di tutti, gli smartphone sono il device che vede il maggior utilizzo di software AR nella vita di tutti i giorni. I vantaggi dell’utilizzo di dispositivi hand-held (HHD – hand held devices) in generale sono abbastanza evidenti in quanto la fotocamera ad alta risoluzione, il touch screen, il giroscopio, ecc. sono già stati incorporati in questi dispositivi mobili. Gli smartphone in particolare, però non sono la prima scelta quando si tratta di applicazioni industriali e di uso sul campo, in quanto il piccolo schermo non permette di avere una visione abbastanza ampia dei dati richiesti, e in alcune situazioni le dimensioni e la fragilità del dispositivo ne rendono difficile se non impossibile l’uso utilizzando guanti protettivi.

Tablet
I tablet più usati nell’industria sono quelli di tipo rugged, progettati per funzionare a temperature estreme e altre condizioni difficili, e per resistere a cadute, urti e vibrazioni. All’interno, questi tablet hanno un disco rigido a stato solido e nessuna parte mobile. Questo fattore, unito all’ampio schermo comune a tutti i tipi di tablet, li rende più adatti all’AR industriale rispetto agli smartphone.

Headset/smartglasses
Gli smartglasses/i visori (HMD – head mounted display) sono stati una scelta popolare quando le applicazioni AR sono state sviluppate per la prima volta, poiché il display a livello degli occhi facilita la percezione diretta della scena AR combinata. Sono stati così popolari, infatti, che l’immaginario dell’AR è legato a questi dispositivi più che agli smartphone, nonostante la maggior parte dei software AR ad oggi vengano usati proprio su questi ultimi. I visori, tuttavia, ad oggi sono ancora per la maggior parte scomodi ed ingombranti e possono causare mal di testa e vertigini, soprattutto dopo un uso prolungato.

AR NELLA MANIFATTURA

Technology vector created by macrovector – www.freepik.com

 Negli ultimi decenni, grazie al progresso della tecnologia dell’informazione, la produzione digitale è diventata una piattaforma comune in tutto il mondo. I sistemi di produzione integrati al computer hanno eliminato gli errori di gestione dei dati. La simulazione al computer mediante strumenti di modellazione CAD e analisi degli elementi finiti ha aiutato gli ingegneri di produzione a prendere decisioni più rapidamente e senza errori.
Negli ultimi trent’anni, la tecnologia della realtà aumentata è maturata e si è dimostrata uno strumento innovativo ed efficace per affrontare alcuni dei problemi critici per simulare, guidare e migliorare i processi di produzione prima che vengano lanciati. Attività come la progettazione, la pianificazione, la lavorazione, ecc., possono ora essere eseguite fin dalla prima volta senza la necessità di successive modifiche. L’AR è un nuovo strumento di interazione uomo-computer che sovrappone le informazioni digitali sulla scena reale.
L’AR, combinata alle capacità e alle competenze umane, fornisce nuovi strumenti rivoluzionari per migliorare l’efficienza e ridurre gli sprechi delle attività produttive.
Molti ricercatori nelle industrie manifatturiere, negli istituti accademici e nelle università hanno esplorato l’uso della tecnologia AR per affrontare alcuni problemi complessi nella produzione. Una simulazione efficace prima di un’operazione effettiva garantirà che possa essere eseguita correttamente la prima volta, eliminando molte prove e rilavorazioni, risparmiando materiali, energia e manodopera. Il progresso nelle tecnologie informatiche e di produzione ha fornito interfacce adeguate per consentire agli utenti di interagire direttamente con le informazioni associate ai processi di produzione. L’AR può fornire agli utenti un modo intuitivo per interagire direttamente con queste informazioni. Consente inoltre agli operatori di utilizzare le proprie capacità di elaborazione spaziale naturale per ottenere un senso di presenza nel mondo reale con informazioni virtuali.
La ricerca sull’AR applicata alla manifattura è sicuramente un’area forte e in crescita, ed è progredita molto negli ultimi dieci anni grazie ai progressi fatti sia in campo hardware che software. L’hardware è diventato considerevolmente più piccolo e più potente, mentre sono stati sviluppati molti algoritmi efficienti e robusti per consentire una risposta più rapida e una maggiore precisione nel tracciamento e nella registrazione.

ESEMPI DI REALTÀ AUMENTATA NELL’INDUSTRIA

Designed by macrovector – www.freepik.com

1. CAD
L’AR è ampiamente utilizzato nelle applicazioni CAD per visualizzare i progetti concettuali digitalmente, così come devono essere visualizzati nel mondo reale.
Questo consente all’utente di testare vari prototipi di un oggetto prima che venga costruito.
Con l’uso di AR in CAD, un utente può visualizzare il proprio progetto in scala reale e nell’ambiente di interesse, il che significa che i clienti possono vedere una visuale esatta di un concetto di prodotto/componente e simularlo nell’ambiente reale.
Inoltre, l’AR può essere utilizzata in connessione con una varietà di configurazioni per presentare più varianti di prodotto ai clienti.

2. IoT/Gestione dell’impianto
I macchinari all’interno di una fabbrica producono un’enorme quantità di dati.
Grazie alla realtà aumentata è possibile accedere a questi dati a colpo d’occhio utilizzando dispositivi come tablet e smartglass e un’apposita applicazione collegata al sistema.
Con una semplice occhiata e qualche tap, il personale tecnico può sapere, ad esempio, quanti pezzi sono stati prodotti nell’ultima giornata, la temperatura del macchinario, la data dell’ultima manutenzione, ecc.

3. Manutenzione e assistenza remota
La realtà aumentata è stata adottata per facilitare i processi di manutenzione da varie aziende manifatturiere e ingegneristiche. L’uso della tecnologia AR nella manutenzione consente alle procedure chiave di essere direttamente sotto gli occhi dei tecnici che eseguono le riparazioni, facilitandone considerevolmente lo svolgimento. L’AR viene utilizzata sotto forma di app in cui il software può essere integrato su un dispositivo mobile come smartphone o tablet e su smartglass. I tecnici ricevono istruzioni sequenziali per eseguire attività di assistenza e manutenzione sui macchinari.

4. Formazione
L’AR insegna ai nuovi tecnici come eseguire correttamente le attività di assemblaggio e manutenzione, aiutandoli ad apprendere la procedura più velocemente e senza errori.
Questo può avvenire ad esempio con un’animazione che mostra, in AR, i diversi passaggi passo passo sopra all’impianto o ai pezzi, portando l’operatore a seguire le istruzioni in tempo reale.
Un altro approccio è quello della procedura guidata in remoto tramite videochiamata in AR, in cui un tecnico esperto in remoto mostra i diversi passaggi all’operatore sul campo con una sovrapposizione delle sue mani all’impianto o al pezzo, o con disegni e note, oltre che con istruzioni vocali.

5. Controllo qualità
L’AR può rivoluzionare i processi di controllo qualità usando la superimposition AR: usando un modello 3D di un componente, è possibile non solo fare una comparazione con il pezzo fisico prodotto, ma anche utilizzare quel modello 3D per aggiungere annotazioni digitali sui difetti nei punti esatti in cui si trovano nella realtà.
Un altro utilizzo dell’AR può nascere dall’unione con l’intelligenza artificiale. Allenando un algoritmo al riconoscimento dei danni e dei difetti è possibile creare un sistema automatico di segnalazione sulla linea produttiva, con un output video in AR che mostra al personale tecnico dove si trova l’irregolarità.

CONCLUSIONI
La realtà aumentata trova nuove applicazioni quasi ogni giorno. La sua capacità di essere intuitiva per l’utente e la relativa facilità di implementazione hanno superato la realtà virtuale, che è stata una delle tecnologie con impatti più notevoli a partire dalla fine degli anni ’90.
Esistono molteplici applicazioni AR che funzionano perfettamente su comuni dispositivi mobili anche di fascia bassa. Dall’AR marker-based a quella markerless, l’AR mobile e outdoor è ormai estremamente popolare (basti pensare a Pokemon GO).
L’AR nella manifattura è percepita come relativamente nuova rispetto alle applicazioni sociali e di intrattenimento, nonostante il termine stesso augmented reality sia stato usato per la prima volta nel 1990 proprio per descrivere un progetto industriale (Augmented Reality: An Application of Heads-Up Display Technology to Manual Manufacturing Processes – Thomas P. Caudell e David W. Mizell). Questa percezione è dovuta principalmente alla mancanza di commercializzazione – fino a tempi recenti – delle soluzioni di AR per l’industria, rimaste per decenni in università e centri di ricerca per essere affinate e perfezionate.
Ora la realtà aumentata è più che pronta per il mondo della manifattura e stiamo assistendo al momento del cambiamento, alla crescita e la diffusione dell’Industria 4.0 come nuovo standard. In questo sistema produttivo basato sulle tecnologie digitali, la realtà aumentata è destinata a diventare protagonista, e chi non si adatterà al nuovo mondo verrà, inevitabilmente, lasciato indietro.