Análisis de la viabilidad del uso de tecnologías de realidad aumentada en el contexto de la industria 4.0: caso de estudio en la industria ferroviaria

Abstract

[ES] El TFM pretende analizar la viabilidad de utilizar tecnologías de realidad aumentada en un contexto industrial. Para ello se pretender realizar los siguientes bloques principales de actividad:

A1: Investigación del estado del arte del gemelo digital y aplicaciones industriales de la realidad aumentada: Revisar en bases de datos científicas cómo se define el concepto de gemelo digital, sus tecnologías habilitadoras, aplicaciones industriales de uso y beneficios de su utilización. Revisar en bases de datos científicas sobre las aplicaciones prácticas en entornos industriales de la tecnología de realidad virtual. Revisión de los productos comerciales existentes tanto sobre dispositivos de visualización de realidad aumentada como de aplicaciones de software que permitan implementar el concepto de gemelo digital y su integración con tecnologías de realidad aumentada.

A2: Desarrollo de un protocolo de evaluación de aplicaciones de visualización de realidad aumentada para caracterizar su viabilidad de uso en aplicaciones industriales: Definición de una serie de escenarios de uso que permitan caracterizar la precisión en la localización, orientación, tamaño y estabilidad de elementos visualizados a través de un dispositivo RA. Definición de una serie de escenarios de uso que permitan caracterizar el campo de visión (field of view del dispositivo) del dispositivo. Diseño y preparación/fabricación de los escenarios. Definición de procedimientos de medida.

A3: Análisis del flujo de datos de definición 3D desde el sistema PLM a la app de visualización. Definición de una metodología de extracción de los modelos 3D en formato CAD nativo almacenados en el sistema PLM corporativo de la compañía.

A4: Identificación de procesos productivos susceptibles aplicar la tecnología de realidad aumentada. Con la colaboración de la empresa STADLER, se procederá a identificar una serie de procesos productivos en los que potencialmente sea posible la aplicación de la tecnología de realidad aumentad para mejorar la eficiencia de los procesos de trabajo. Se caracterizará las necesidad de precisión y contenido gráfico de información, así como se realizará una posible estimación de ahorros que supongan la introducción de esta tecnología.

[EN] This paper aims to analyze the feasibility of using augmented reality technologies in an industrial context. To this end, it has been structures into four main activity blocks. First, a bibliographic review of the state of the art of the digital twin and its industrial applications is made. As a booming technology, research in this área is increasing and has been studied in different aspects: how the concept of the digital twin itself is defined, its enabling technologies, industrial applications and its use benefits. It is then reviewed in scientific databases about the practical applicatios of augmented reality technology in industrial enviroments. In addition, a study of existing commercial products is carried out both on augmented reality devices and on applications that allow the implementation of the digital twin concept and its integration with augmented reality technologies. Thirdly, an evaluation protocol for augmented reality visualization applications is developed to characterize their viability for use in industrial applications by testing their performance. Microsoft HoloLens 2 glasses were used in this study. To carry out this evaluation scenarios are designed and prepared and mesurement procedures are defied. The last phase of the Project is to identify the production processes that can be used to apply the augmented reality technology. With the collaboration of the company Stadler, those manufacturing processes wich have the potencial to improve the working efficiency are identified. The needs for accuracy and graphic content of information will be characterized, as well as a possible estimation of savings from the introduction of this technology.

[CA] El present treball pretén analitzar la viabilitat d'utilitzar tecnologies de realitat augmentada en un context industrial. Per a això s'ha estructurat en quatre blocs principals d'activitat. En primer lloc, es fa una revisió bibliogràfica de l'estat de l'art del bessó digital i les seues aplicacions industrials. Com una tecnologia en auge la investigació d'aquesta tecnologia va en augment i s'ha estudiat en diferents aspectes: com es defineix el concepte de bessó digital en si, les seues tecnologies habilitadores, aplicacions industrials d'ús i beneficis de la seua utilització. A continuació, revisar en bases de dades científiques sobre les aplicacions pràctiques en entorns industrials de la tecnologia de realitat virtual. A més, es realitza una classificació dels productes comercials existents tant sobre dispositius de visualització de realitat augmentada com d'aplicacions que permeten implementar el concepte de bessó digital i la seua integració amb tecnologies de realitat augmentada. En tercer lloc, es desenvolupa un protocol d'avaluació d'aplicacions de visualització de realitat augmentada per a caracteritzar la seua viabilitat d'ús en aplicacions industrials posant a prova les seues prestacions. En aquest estudi es van emprar les ulleres HoloLens 2 de Microsoft. Per a realitzar aquesta avaluació es dissenya i prepara els escenaris i es defineixen els procediments de mesura. L'última fase del projecte és identificar els processos productius susceptibles per a aplicar la tecnologia de realitat augmentada. Amb la col·laboració de l'empresa Stadler, es procedirà a identificar aquests processos de fabricació en els quals potencialment siga possible l'aplicació de la tecnologia de realitat augmenteu per a millorar l'eficiència de treball. Es caracteritzarà les necessitats de precisió i contingut gràfic d'informació, així com es realitzarà una possible estimació d'estalvis que suposen la introducció d'aquesta tecnologia.