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谷歌眼镜在工业自动化领域的应用

时间:2014-10-25 来源:德国倍福自动化有限公司 编辑:编辑部 点击:次 字体设置:

去年在德国纽伦堡举办的“2013 年德国纽伦堡工业自动化及元件展览会(SPS/IPC/DRIVES 2013)上,Beckhoff 展出了通过专注于谷歌眼镜的技术研究开发而成的针对机械操作的最新解决方案。有了具有上网功能的谷歌眼镜,状态或对话消息可以通过一个头戴式显示器直接投射到人眼中。在线信息和通信也可以用这种创新的设备实现,且错误信息可以使用触摸板进行确认。Beckhoff 公司的 PC 控制产品经理 Andreas Thome 坚定地认为,谷歌眼镜是互联网和自动化技术相融合推动工业 4.0 发展的最突出的例子。

Beckhoff 公司的 PC 控制产品经理 Andreas Thome 在 SPS/IPC/DRIVES 2013 上向观众演示如何使用谷歌眼镜进行机器操作。

是什么让谷歌的这些“增强现实眼镜”从竞争中脱颖而出,用作工业环境中的控制元件?

Andreas Thome:谷歌眼镜配置包括头戴式显示器、摄像头、麦克风和用作扬声器的骨传导耳机 — 它还配备了振动传感器并在耳机侧面集成了一个触摸板。有了这些功能,谷歌眼镜非常适合用于可视化、诊断和服务,以及技术干预和个人通信。不同于传统的控制理念,该设备属于被称为“可穿戴计算”的创新技术 — 一组每天可以通过用户佩戴来大幅提高其连通性的设备。事实上,很多这些设备现在都已经具有现代智能手机所具备的所有功能。更重要的是,谷歌眼镜型设备使用起来都很方便,因为其半透明遮阳板符合人体工学,且主要都是免提操作。最大的优点在于 — 也着眼于工业自动化 — 现有的移动计算技术可以在我们的感官知觉或我们的肢体动作没有任何限制的情况下使用 — 而且无需电线或电缆。

如何将谷歌眼镜与 PC 控制整合在一起?

Andreas Thome:使用 Beckhoff 的 TwinCAT 自动化软件可以将谷歌眼镜与控制技术轻松集成在一起。眼镜与万维网服务器通讯,该服务器提供了通过 TwinCAT 控制的机器状态信息。眼镜接收此状态信息并以信号或错误消息的形式表现出来,甚至还可以指出任何问题的确切位置。确认和复位机器状态等工作也可在现场通过谷歌眼镜完成。

在哪些情况下可以使用此方案?

Andreas Thome:潜在的应用场景可以被归类为“直接或间接”。例如,操作人员可以使用眼镜“直接”监控机器或甚至采取行动来直接改变或更正机器状态,而不总是需要在现场完成。对于大型机器和生产设备,操作人员需要在设备周围走动并检查特定临界点的工艺状态值,同时查看设备是运作情况。必要时,操作人员可以采取手动操作,因为双手都是自由的。“间接”选项涉及到信息的收集和保存,不完全依赖于正在运行的进程。这些选项包括,例如,研究制造商有关特定机器组件的文档资料,在 Internet 上搜索信息,并通过电子邮件和支持视频聊天的聊天工具进行人际互动。然而,直接和间接应用的组合也是可能的。即使一台机器正在运行,操作人员也可以与专家联系并通过眼镜将正在运转的机器的视频发送给专家,以咨询一些具体的问题。随后,专家可以给现场操作人员提供技术支持 — 以视频或语音消息的形式 — 这样就可以采取相应的纠正措施。这是被描述为“你看到的就是我看到的”(WYSIWIS)的 IT 概念也可以在工业环境下应用的范例。

静态和动态的机器状态信息可以被投射到谷歌眼镜的头戴式显示器上。

如果出现错误,谷歌眼镜会轻轻振动,提醒操作人员注意出错消息。一旦错误被纠正,该消息可以直接通过增强现实眼镜复位。

有关在日常生活中使用这种新的控制技术有什么新的想法吗?

Andreas Thome:有许多不同的方法来实现。例如,维修工程师可以使用集成的摄像头捕捉到电机或限位开关的 QR 码,然后检索有关其功能、历史状态或当前状态的信息。另一个办法是浏览包含机器控制软件相关信息的网站 — 大小为 640×360 像素的分辨率,无需使用鼠标 — 这将是可行的,如果原始资料被格式化为与增强现实眼镜同时使用。操作人员可以查找由制造商定义的计算机设置,然后采取适当的行动。也可以编写在谷歌眼镜上本地运行的特殊应用程序,并能够通过 WLAN 使用如 OPC UA 或 TwinCAT ADS 等协议建立与机器控制计算机的连接。作为谷歌眼镜技术研究的一部分,Beckhoff 提供二进制和模拟变量的实时可视化应用程序作为本地程序。在所有这些情况下,可以显示状态数据(变量,误差)。此外,操作人员可以使用谷歌眼镜来修改设备设置或周期,如开始或停止生产步骤。

未来,谷歌眼镜和类似的增强现实眼镜将取代传统控制面板和操作理念吗?

Andreas Thome:不会。凭借其众多的选件,谷歌眼镜是提高操作和控制理念的杰出开发成果,但它并不能够成为一个完整的替代装置来控制机器或生产设施。传统的机械控制终端(带触摸屏或带键盘的显示器)不能完全被取代 — 因为其分辨率更高且可读性更好,而且集成了关键的控制元件,如急停开关或操纵杆。也可以这样说,可以实现基于谷歌眼镜的完整“无接触控制”的愿景。我们发现,未来,最有可能的是传统的接触和创新的非触摸方法的有机结合。请记住,触碰增强现实眼镜的侧面比给出语音命令要快得多。当然,眼镜功能以免提模式激活:它们通过简单向上点头的方式接通。可以通过轻轻点头的方式浏览菜单项,一个特定的项目可以用语音命令来激活。在所谓的幻灯片上显示的启动功能也能通过语音控制。然而,为了实现这个目的,必须进行特殊编程,且必须精确设计软件工效学,以适应语音控制。

使用谷歌眼镜作为操作装置会增加数据和机器本身相关的安全风险吗?

Andreas Thome:答案还是不会。有一种普遍的误解认为谷歌是一个企业,且谷歌云始终是用来通过增强现实眼镜进行所有的通信工作。情况并非如此。正如 Beckhoff 的技术研究表明的那样,谷歌眼镜可以很容易地封装,并嵌入在企业 WLAN 内网中,在这里通过有效的标准 IT 程序提供保障。若论及机械操作,谷歌眼镜的功能 — 原则上 — 与机器的控制面板或显示屏上所具备的功能完全一样。更重要的是,必须使用有效、成熟的安全技术(如急停方案)来防止出现防任何可能被证明是危险的动作。数据保护专家们认为,谷歌眼镜与任何手机在安全性上都是一样的。这两种设备都非常适合用于给机器或人拍照。这也一直是智能手机普及的一部分。此外,配戴增强现实眼镜也难以被人忽视,所以任何人都不可能用它们去偷偷进行任何非法勾当。总之,这意味着谷歌眼镜必须与智能手机一样,遵守相同的规则并使用相同的代码 — 换句话说,该设备将不得用于具有高度商业敏感性的领域。

为了保障内部通信(红色)的完整性,增强现实眼镜可以封装和嵌入在独立于谷歌云的企业 WLAN 内网中。

谷歌眼镜将如何迅速渗透市场,特别是当它涉及到机械操作?

Andreas Thome:今天,很清楚的一点是,在商业市场上,如谷歌眼镜这样的增强现实眼镜将是大势所趋。然而,很难预测这些设备何时将成为主流产品。一方面,一些厂商,如 Meta Pro、三星和爱普生已经宣布,他们正在开发类似的硬件。但另一方面,就像智能手机一样,增强现实眼镜也将经历一个持续发展过程,更多的传感器和更高性能的处理器都可以集成到设备中。因此,Beckhoff 公司正在在现有的软件基础上对这些设备在工业环境中的接受度进行研究 - 2014 年期间,将与有兴趣的用户合作进行一次现场测试。然而,已配备有 Beckhoff 控制器和 TwinCAT 软件的机器及生产设施现在已经具有高效使用谷歌眼镜或其它增强现实眼镜所需的所有通信接口。

最新的工业 4.0 和智慧工厂概念支持这一发展吗?

Andreas Thome:若论及未来的可视化、诊断和服务,增强现实眼镜将有助于提高效率。因此,它们注定要发挥工业 4.0 概念的重要作用,因为智慧工厂代表的是数据透明化管理和联网生产。谷歌眼镜和类似的设备为这一透明度带来更多灵活性;换句话说,智慧工厂中的用户可以看到工厂中所有组件的状态和性能数据 — 随时随地 — 从访问控制、暖通空调,包括所有或单台机器,甚至到一个机器上的某个传感器。

 

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