如何为工业物联网构建增强现实应用程序

企业增强现实（AR）在众多企业和行业中都有应用。 营销人员和销售人员可以使用AR作为3D电子商务工具，为真实空间中的客户建模产品。 外科医生可以戴上AR眼镜，在平视显示器上获取患者数据和叠加图，从而在手术过程中保持双手自由。 但是对于拥有大量制造业务的企业而言，最具改变性的AR用例是在工业物联网（IoT）中。

工厂车间的现场工作人员和技术人员可以多种方式利用3D AR建模与IoT传感器的实时数据相结合。 通过在智能手机，平板电脑或企业AR头戴式耳机上使用AR应用程序，工作人员可以监控连接的设备是否有问题，并且比检查有时难以到达或危险的机器更容易地执行日常维护。 诸如Google Glass Enterprise和Microsoft HoloLens之类的AR头戴设备还可以显示沉浸式分步式在线培训和组装和操作机器的教程，否则它们将需要阅读大量的技术手册和说明。 对于工程师，工厂经理或从事复杂机械工作的任何人（例如汽车装配线，油气管道或喷气发动机），企业AR正在重新定义工业工人的工作方式。

对于企业而言，艰难的部分是精心打造AR体验，以满足员工和他们每天使用的工业IoT设备的独特需求。 企业软件公司PTC在这方面拥有丰富的经验。 PTC既拥有Vuforia（高通公司先前拥有的流行的AR开发平台），又拥有领先的物联网开发平台ThingWorx。

PTC在过去的几年中一直在构建这两个平台并将其集成到构成端到端AR IoT管道的许多工具中。 该解决方案可完全根据公司的硬件，软件和云基础架构需求进行定制。 PCMag会见了PTC ThingWorx平台执行副总裁Mike Campbell，探讨了ThingWorx和Vuforia的合作方式。 坎贝尔解释了企业如何将其所有现有数据和设备整合到AR应用程序中。 他还展示了公司最近推出的ThingWorx Studio如何将Vuforia的AR开发功能与用于工业物联网的3D建模工具融合在一起。

• 1将AR引入物联网

  在最近发布的PTC工业物联网平台的最新版本ThingWorx 8中，该公司将Vuforia的更多AR应用程序开发功能直接带入了ThingWorx。 PTC通过ThingWorx Studio的免费试用计划，使2, 000多家参与计划的公司可以访问ThingWorx内的本机AR创作和发布环境。 试行该功能的公司包括特斯拉，丰田和大众汽车制造商，卡特彼勒和约翰迪尔等重型机械制造商，技术和咨询巨头，甚至是美国宇航局和美国陆军。

  PTC的Campbell说：“这是任何人都可以使用的功能。” “我们在Thingworx Studio中正确设置了这一点。因此，如果您要为三脚架进行AR体验，则可以为该三脚架创建一个目标，该目标看起来像是线框视图，然后针对此创作任何东西。你有AR。”

• 2数据灵活性

  Thingworx Studio是为AR而专门设计的，但允许企业重用现有3D资产，从而轻松地将其工厂现有的所有机械连接到IoT生态系统。 该平台还可以处理现有的云数据源，并将本地云IoT集成与Am​​azon Web Services（AWS），Microsoft Azure和GE Predix打包在一起。

  坎贝尔说：“工厂中的每台机器和零件在制造之前都已用CAD建模。我们可以使用该CAD并重新使用客户零件的目录。任何3D数据，无论其来自何处，都可以重复使用。”

  “我们还可以更轻松地从所有控制器，传感器和网关获取数据。每台机器都有自己的协议和语言，因此我们已经获得了集成技术，可以与所有这些机器进行通信。我们支持更多数以千计的机器使用了超过150种不同的协议，因此我们可以走进工厂，并在不到一个小时的时间内将数据发送到Thingworx。我们拥有的设备看起来像是小型金属曲棍球，可以贴在机器上，然后开始将数据（例如振动，温度等）直接传输到ThingWorx。”



3分步说明

组装，拆卸，检查和维护复杂系统的指导性AR指令是工业物联网的主要应用程序。 这也是可以重复和标准化的任务。 PTC在ThingWorx 8中还发布了三个预构建的应用程序-ThingWorx Controls Advisor，ThingWorx Asset Advisor和ThingWorx Production Advisor，用于典型的工业任务，例如远程资产监控和实时生产性能管理。

坎贝尔解释了如何创建可重复的分步说明，同时尊重任何给定机器的独特机制。 他还表示，ThingWorx正在努力在未来几个月内推出基于CAD的跟踪，以消除在AR镜头前放置物理标记以锚定模型的需求。

坎贝尔说：“我们可以重复使用结合了物联网数据的分步说明，并使用与PowerPoint动画类似的工具通过云进行访问。” “抓取一些东西，将其拖动到所需位置，然后进行快照。然后，在创建说明时，您可以使用预先打包的动画来指定'松开螺钉'之类的内容，该动画可以逆时针旋转螺钉并将其滑出。”

坎贝尔继续说：“其中内置了智能，因此不仅仅是拖放。” “还尊重运动学。因此，在设计某些东西时，请指定这是某种关节或滑块，并且也将尊重它。在训练环境中，我们采用了相同的概念-很多制造和检验-无需看原理图就可以将它们放在一起，因为您看到的是前面的覆盖物，上面写着“这三根线需要在这里，这里和这里插入”。



4本机异常检测

本机异常检测意味着可以在IoT设备上进行实时分析，从而可以帮助工程师或检查人员进行预测性维护。 例如，ThingWorx资产顾问应用程序可实时远程监控物理资产，以自动检测异常并触发警报以提高效率和质量。

坎贝尔说：“因此，您已经在工厂车间连接了机器。” “您可以做的是告诉Thingworx'了解正常情况是什么，因此，当出现异常情况时，它会触发一些事件，在AR应用程序中或直接在您的集成业务系统之一中弹出警报。”



5创建数字双胞胎

本机异常检测的概念也影响到工厂或生产中机器的“数字孪生”概念。 将AR引入工业物联网的最强大功能之一就是能够创建物理机器的数字表示。 坎贝尔介绍了如何在ThingWorx Studio中创建数字孪生，为该机器提取实时物联网数据，并以摩托车的3D模型进行了演示。

坎贝尔说：“我的工厂里有一台物理机器。” “ ThingWorx允许您做的是创建一个数字等效物，然后您可以通过编排业务系统（例如在CRM系统中启动一个动作）或触发可能影响目标的东西，来合成，分析和洞察来推动动作。产品本身。”

他演示说：“在ThingWorx Studio中，我们在这里有资源，在中间有一个调色板，在右边有属性。我可以放置自行车的3D模型，然后根据它编写我们的AR体验。” “我正在放置虚拟仪表，应用分步说明，并通过此处的按钮使其可用，我可以在通过iPad屏幕看到的3D视图和2D环境之间进行切换。然后，实际上，我们不是将显示的值显示为没有数字，而是将显示的值绑定到ThingWorx产生的数据，以创建此数字双胞胎，您可以在其中实时查看电池数据，油位，轮胎压力，温度。 ”

• 6混合现实内容创作

  对于开发人员和AR内容创建者而言，Vuforia的价值在于能够为任何外形因素创造体验。 该平台可通过ThingWorx Studio使用，现在支持适用于Android，iOS，Windows 10，Microsoft HoloLens和更广泛的Windows Mixed Reality生态系统的AR IoT应用，以及其他数字眼镜设备，例如ODG和Vuzix提供的企业AR眼镜。

  坎贝尔特别讨论了Microsoft HoloLens，它是使用ThingWorx和Vuforia创建的企业内容和IoT应用程序的强大媒介。 当我系上HoloLens自己看一下时（前面的几张幻灯片），我看到了同样的AR摩托车模型，上面有HoloLens特有的手势控制和视觉指令。 坎贝尔还加载了一个演示，使我可以组合并分解发电机中的所有组件。

  坎贝尔说：“我们希望在HoloLens和所有这些设备上释放工业企业的3D内容。” “请查看扩充后的工作说明，以更换卡特彼勒发电机上的空气过滤器。这些互动式培训和服务用例包括市场营销和销售（该发电机的外观及其在我的工作场所的适应性）以及操作方法。它，进行维修并首次制造该发电机。您可以将其拆开并用气嘴放回原处。”

  坎贝尔继续说：“微软的员工对我们正在做的事情感到兴奋，因为他们遇到了问题。他们拥有了这些很棒的新设备，但是挑战仍然是为他们创建内容。” “这就是为什么他们引入3D Paint以及所有这些东西的原因。从PTC的角度来看，这仅仅是硬件。我们都是在提供软件和为该软件提供动力的平台，因此我们并不在乎您要消费什么它可以在iPhone，iPad，Android设备上使用，这无关紧要。我们都是为了使这些内容变得愚蠢而简单。”

• 7全部放在一起

  工业物联网的最大挑战之一是企业规模的数据标准化。 大型公司和制造业务需要将这些IoT终结点连接到其所有现有系统中，并建立数据管道以对所有这些数据采取行动。 否则，增强现实体验就不会与有形价值联系在一起，也无法为企业带来投资回报。

  对于ThingWorx这样的平台，这意味着将硬件，软件和数据集成融合到一个整体解决方案中，每个公司都可以根据自己的需求进行定制。 为了使工业物联网和AR协同工作，您需要能够为企业消除所有手动复杂性的工具。

  坎贝尔说：“如果您什么都没有，我们将拥有一个从上到下的堆栈。” “如果您已经感测到了机器，带有远程信息处理的设备，或者已经通过Azure或AWS将产品数据存储在云中，那么我们可以帮助您做到这一点，以推动业务洞察和特定用例。”

  坎贝尔继续说：“我们发现，AR是一种新的交流方式，一种新的语言，一种新的交流媒介。” “我们知道如何构建桌面应用程序，Web应用程序和移动应用程序，但是没人知道如何构建AR应用程序。这是一个全新的世界。您必须能够快速迭代。并且要花费数千美元和人力数小时之久只能解决不正确的问题是非常痛苦的。ThingWorxStudio工具可让您快速地将这些内容快速地处理，测试并优化它们。”