Low cost augmented reality for industrial problems

Many technological supports have been proposed and integrated in industrial activities so far. Their purpose is to increase the working performances, in order to speed up the accomplishing time and decrease the costs of an operation. Among them, Augmented Reality (AR) has been proposed, which is an emerging technology that allows to visualize and to interact with virtual objects in the real world. The exploitation of AR in the industrial working field can provide several advantages because it is able to display digital information directly in the working environment. These pieces of information can be data, instructions or alerts that are represented in a textual or graphical manner, otherwise virtual objects in general. Currently, the majority of the applications for AR in Industry have never left the laboratories where they have been developed. Their purpose was just to check the feasibility of AR in Industry and their use in a real industrial context is indeed difficult. Moreover, the technologies used during the development of the applications were limited to fulfill the industrial demands or too much expensive. In this Thesis we propose the use of the technology embedded in low-cost devices, coming from the mass market, as substitute or completion for traditional technologies used for AR. Since these devices are cheap, their use for an AR application is easy to afford for industrial companies and consequently their integration in industrial activities should be an acceptable investment. These low-cost devices are also good candidates for AR purposes because they usually embed robust, cutting-edge technologies and they are easy to find. Unfortunately, we cannot directly integrate these technologies in applications for Industry because they have been designed for different purposes. Thus, we made these technologies working in the new industrial context. This step has been carried out by modifying the algorithms to manage the technologies. For the modification, we took into account the different needs that are coming from the user and the environment wherein he is working. Once the technology is modified to operate in the industrial environment, we integrate it in some application to support specific activities. In particular, we focus on the phases of Product Design, Manufacturing, Maintenance and Inspection. We carried out testing sessions to evaluate the performances of the integrated technology and performed some user test to assess the usability of the final application. From these tests, we can state that it is possible to substitute standard AR technologies by integrating low-cost ones. In fact, these last ones can achieve good performances that are acceptable for AR purposes, and the final applications are usable by the user.

Fino ad ora, molte tecnologie sono state proposte e integrate in attività industriali come supporto. Il loro scopo è di aumentare il rendimento lavorativo, in modo da velocizzare il tempo di esecuzione di un compito e diminuirne i costi. Tra queste, è stata proposta la Realtà Aumentata (AR), una tecnologia emergente che permette di visualizzare e interagire con oggetti virtuali nel mondo reale. L’utilizzo della AR nel campo industriale può fornire vari vantaggi poiché ci permette di rappresentare informazioni digitali direttamente sul posto di lavoro. Queste informazioni possono essere dati, istruzioni, allarmi, i quali sono rappresentati in forma testuale o grafica, oppure oggetti virtuali in generale. Attualmente, la maggior parte delle applicazioni AR per l’Industria non hanno mai lasciato i laboratori in cui sono state sviluppate. Il loro scopo era soltanto di verificare la fattibilità della AR nell’Industria tanto che il loro utilizzo in un reale contesto industriale risulta difficoltoso. Oltretutto, le tecnologie usate nello sviluppo delle applicazioni sono limitate per soddisfare le richieste da parte dell’Industria oppure troppo costose. In questa Tesi, proponiamo l’uso delle tecnologie integrate in dispositivi a basso costo provenienti dal mercato di massa come sostituto o complemento alle tradizionali applicazioni usate finora in AR. Poiché questi dispositivi sono economici, il loro utilizzo per applicazioni AR è facilmente sostenibile per società industriali e di conseguenza la loro integrazione in attività industriali dovrebbe essere un investimento accettabile. Questi dispositivi del mercato di massa sono inoltre buoni candidati per scopi AR perché solitamente sono robusti, dotati di tecnologie all’avanguardia e sono semplici da reperire. Purtroppo, non possiamo integrare queste tecnologie direttamente in applicazioni per l’Industria poiché sono state progettate per scopi differenti. Per questo motivo, abbiamo dovuto rendere queste tecnologie funzionanti nel contesto industriale. Ciò è stato eseguito modificando gli algoritmi che gestiscono le tecnologie. Per questa modifica, abbiamo considerato le varie necessità dell’utente e dell’ambiente, dove esso lavora. Una volta che la tecnologia è stata modificata per lavorare nel campo industriale, abbiamo sviluppato alcune applicazioni a supporto di specifiche attività. Nello specifico, abbiamo focalizzato la nostra attenzione sulle fasi della Progettazione, della Fabbricazione, della Manutenzione e Ispezione. Abbiamo condotto delle sessioni di test in modo da valutare le caratteristiche della tecnologia integrata e abbiamo portato a termine alcuni test con utenti per verificare l’usabilità dell’applicazione finale. Da questi test, possiamo affermare che è possibile sostituire le usuali tecnologie per AR andando a integrare tecnologie a basso costo. Infatti, queste ultime possono raggiungere buone prestazioni le quali sono accettabili per scopi AR e le applicazioni finali sono usabili dall’utente.