Identifying User Requirements for Digitally Enabling Off-Site Fabrication with Mixed Reality and Gamification

确定用户对通过混合现实和游戏化实现数字化场外制造的需求

基本信息

  • 批准号:
    2439669
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2020 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

In off-site manufacturing, the bespoke nature of components' design for civil and building infrastructure leads to complex configurations that are difficult to manufacture purely with automation equipment. Labour is heavily involved in most tasks, using tasks and processes very similar to traditional, on site construction. This leads to minimal productivity benefits from producing such components off site. The advent of mixed reality systems, such as HoloLens 2 and its integration with a hardhat plus software by Trimble, creates an opportunity to address this issue off site by completely rethinking the worker tasks and processes to achieve substantial productivity and waste reduction benefits. The project objectives are to leverage point cloud, image and system positioning data produced by mixed reality systems to automatically register virtual components on the build location, determine the optimal build sequence, guide the worker to complete the build, and perform real time dimensional control to self-certify the quality of the build. The vision is to build a cyber-physical system that interacts with the worker.The PhD project will expect from the student to: a) develop an automatic registration method for registering the design model to the work surface, allowing for manual adjustments; b) develop a near real time component capture method, leveraging the presence of the design model to create an initial hypothesis of the objects and matching the real world captured geometry with the design model in the presence of clutter and spatial errors; c) exploit generative adversarial networks to learn the assembly process from the design model alone; and d) develop a gamification + inspection prototype for an assembly case study for effective worker guidance. As a starting point, the MRes component will involve an extensive end-user requirements analysis through consultations with the FIBE2 partners to map the key activities of the use case and their constraints, along with an initial attempt at optimising build sequences.The expected outcomes of the project are a) Methods for assembly registration, component capture, gamification and inspection; b) a proof-of-concept prototype; c) publications and presentations at conferences; and d) an exploitation plan. This research will be the first to disrupt off site manufacturing with model-based assembly, real time guidance and progressive, automated inspection. It will also produce a working prototype.
在现场制造中,针对土木和建筑基础设施的组件设计的定制性质导致复杂的配置,这些配置纯粹是用自动化设备制造的。劳动力在大多数任务中都大量参与了在现场构造上非常相似的任务和流程。这导致生产此类组件在现场产生此类组件所带来的益处最小。混合现实系统的出现,例如HoloLens 2及其与Trimble的Hardhat Plus软件集成在一起,创造了一个机会,通过完全重新考虑工人的任务和流程以实现实质性的生产力和减少废物的利益,从而在现场解决此问题。项目目标是利用混合现实系统生成的点云,图像和系统定位数据,以在构建位置自动注册虚拟组件,确定最佳构建顺序,指导工人完成构建,并执行实时维度控制以自我认证,以自我认证构建的质量。愿景是建立与工人相互作用的网络物理系统。博士项目将从学生那里期望:a)开发一种自动注册方法,以将设计模型注册到工作表面上,从而可以进行手动调整; b)开发一种近乎实时的组件捕获方法,利用设计模型的存在来创建对象的初始假设,并在存在杂物和空间误差的情况下将现实世界捕获的几何形状与设计模型匹配; c)利用生成对抗网络仅从设计模型中学习组装过程; d)为有效的工人指导开发游戏化 +检查原型。作为起点,MRES组件将通过与FIBE2合作伙伴进行咨询来涉及广泛的最终用户需求分析,以绘制用例及其约束的关键活动,以及最初尝试优化构建序列的尝试。 b)概念验证原型; c)会议上的出版和演讲; d)剥削计划。这项研究将是第一个使用基于模型的组装,实时指导和进行性,自动化检查的地点制造的人。它还将产生一个工作原型。

项目成果

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