巩旭 刘沐源 李世斌 王晓燕
山东协和学院 山东 济南 250109
摘要：本文从AR技术着手，分析AR+工业模式的变化，从PLC系统传感的技术路线出发，提出AR与工业运维应用场合，从市场需求、技术创新性、具体应用等方面进行探索，明确 AR辅助操作系统整体定位，推动AR与PLC传感器在具体应用场景的有效结合，加快数字化工业模式落地探索。
关键词：AR 技术；工业控制；交互；智能化；协同应用
1 引言
随着AR设备、移动终端及网络连接的5G升级，增强现实行业正以极其迅猛的态势崛起。近些年在硬件科技和移动应用上的更新速度进一步加快，使得大众期更加待见证增强现实行业的巨大增长。
对于企业面临生产装备和维护团队的更新瓶颈，提升主力装备的持续平稳，培养接班人的知识转换和经验积累，是企业制订未来五年计划重点攻关目标的明确方向。解决问题的目标方案，就是对于某厂用户的终端需求，研发一款适用于便携式系统，能够运行在智能眼镜和平板电脑的平台，通过采用设备维修的若干新技术，构建一个多功能集成前沿技术的AR 系统应用，培育维修人员和设备专家的经验库和知识库，检验远程专家的多方协同交互功能，是否满足需要。
2 基于PLC系统传感器的数据采集终端
在这个数据如金的时代，工业经济信息抑或产品进行数据发展才是一个企业可以最大的财富，技术的创新能力不能单单依靠客户的使用满意度，更多的要从数据中反馈。
为了解决传统设备的物联网需要：
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真视适配型PLC传感器（“True Eyes” Adaptive PLC sensor）应运而生。所谓适配，就是说在维持原有设备不做任何改动的前提条件下，用适配的方式去与设备（装置）对话，并把设备的运行状态和数据发送到物联网平台。
使用真视Trueyes链接PLC,实时数据读取PLC运行工作状态，故障进行报警、视频信息监控的实时系统上传;真视Trueyes 传感器接入可以通过扩展外设的IIC、SPI、USART、ADC接口接入，选择符合外设接口的传感器。
基于PLC的AR辅助操作系统通过终端摄像头和GPS系统为增强现实服务提供支持。为支持更高精度的设备定位需求，TRUEYES P集成了AR定位基站功能。通过内置定位设备，可通过快速定位技术于3秒内准确定位，为操作人员提供更高效率和精度的增强现实服务。
3 基于PLC的AR辅助操作系统
在基于PLC系统传感器的数据采集终端应用前提下，进行对AR辅助操作系统的探索。
3.1系统设计
系统交互设计，AR远程专家系统的用户，通过语音和指示实时指示相应的表达目标，在智能眼镜端的移动视野中发布指示图标，达到辅助双方指示目标的作用。
系统安全设计，确保远程操作被记录，传输数据被安全加密，只能选择VPN或堡垒主机进行认证传输。设备维护的过程记录，将作为车间用户对某台设备的维修记录，进入设备经验库予以保存使用。网络访问通过云应用进行授权和处理，通过某工厂域控制内网实现远程访问单点控制。确保专家在任何地方远程解决突发故障时，无须赶到现场。
系统功能设计，现场设备用户或设备维修专家在AR辅助操作系统发起联机远程协助的申请，通过AR 眼镜或安卓平板电脑，操作系统远程查验故障案例，提供人工干预的动作指导，完成远程协助控制的共享交互操作，共同实现未识别故障的远程维修。
3.2架构设计
AR辅助操作系统远程协助和交互控制功能分四类：
远程视频通话：通过视频了解现场的状况，通过语音了解对方的需求并解决问题；
远程指导：在远程端通过绘图或者图标指引的方式，配合语音，指点现场员工操作并解决问题；
绘图或图标：引导双方，确定重点，避免错误理解；
远程专家会诊：多专家远程会诊故障，并提出相应解决方法。
3.3设备操作运行维护保养的远程协助服务功能设计
设备生态场景化维修：利用增强现实技术，将用户维修过程中针对所有的零部件发生过的故障形成经验库，让用户通过现场戴上AR眼镜，在设备维修中，辅导维修工循序渐进完成维修作业。
设备远程专家协助：通过流媒体技术将维修现场和非现场进行实时音视频互动，实现专家通过系统的远程指导操控、多人会诊并实时辅助维修现场的具体维修工作。通过AR增强现实技术，将具体操作步骤或者零部件操作维修方法推送给一线的设备维修工，辅助指导维修人员完成维护作业。
4 AR辅助操作系统应用场景
4.1工业设备AR指导
现场人员佩戴AR眼镜，实现现场工业装配和工业维护的远程AR指导工作。根据全息图像的引导，实时掌握相关设备或物品的信息，按照学生作业动作发展路线问题进行管理标准化作业。通过AR技术，可以进行远程协作和工作指导，让后台专家第一眼看到前台人员，实时提供高效的工作指导和指导，既可以避免失误，又可以提高效率，缩短工人培训周期。
4.2工业AR辅助生产
借助AR眼镜在工业生产中，产线设备可辅助AR、智能制造巡线AR、仓储物流智能AR等，产线管理人员可佩戴头戴式AR眼镜进行扫描生产线设备获取生产数据外加PLC技术加持的数据收集终端，帮助管理人员快速了解生产线的生产状态，移动数据展示模式让生产线管理人员拥有更多的操作空间，最大限度的利用后台生产数据每个机械设备。帮助管理人员在最快的时间内了解整条生产线的状态，掌握设备信息，根据生产数据对设备进行预测性维护。
5 评估
从市场需求来看，有远程指导需求的客户一定是信息化程度较高的头部企业，或者是希望利用信息化进行升级改造的企业。我们面对的工业设备一定是技术难度高的大中型设备。我们运用科技手段，节约人力成本，提高现场人员的工作效率。需求的程度受限于企业的业务发展。如果项目实施所节省的成本不足以满足其发展需要，实施进度将大大延迟。从客户（工厂）价值角度出发，避免现场人员经验不足所导致效率低下和容易出错的情与况，解决专家人力成本和等待专家耗时等问题，提高工作安全性，缩短工期工人的培训周期。
参考文献
[1]Nouvel F , Lampe L . Power Line Communications: Principles, Standards and Applications from Multimedia to Smart Grid, 2nd Edi tion[M].
[2]Degardin V , Junqua I , Lienard M , et al. Theoretical approach to the feasibility of power-line communication in aircrafts[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2019, 62(3):1362-1366.