Industrie 4.0 Metaverse Ontgrendeld: Hoe AR/VR, AI en 3D-technologie de Volgende Industriële Revolutie Aandrijven

Immersieve gemengde realiteit en uitgebreide realiteitstechnologieën, die bestaan uit virtuele realiteit (VR) en augmented reality (AR), blijven belangrijke drijvende krachten achter innovatie en expansie in het bedrijfsleven. Door de manier waarop bedrijven opereren, interactie hebben met hun klanten en hun doelen bereiken, heeft deze technologische oplossing een significante impact op verschillende industrieën.

Hoewel het nog in de kinderschoenen staat, wordt geschat dat zowel AR als VR meer dan 100 miljoen gebruikers wereldwijd zullen hebben tegen 2027¹. Gezien deze trend is het duidelijk dat organisaties die AR/VR-app-ontwikkelingsdiensten gebruiken om immersieve ervaringen voor hun gebruikers te creëren, nu en in de nabije toekomst zullen uitstekend presteren.

Wat is AR/VR

Met als doel de perceptie en interactie van de gebruiker met de digitale wereld te verbeteren, zijn augmented reality (AR) en virtual reality (VR) twee afzonderlijke maar verwante technologieën. De belangrijkste verschillen tussen AR en VR zijn de apparaten die worden gebruikt en de aard van de ervaring: AR vindt plaats in een echte omgeving, terwijl VR geheel virtueel is.

AR en VR vallen beide onder de categorie van immersieve technologie bekend als XR, of Uitgebreide Realiteit. Er is ook gemengde realiteit (MR), die in wezen een combinatie is van augmented reality (AR) en virtual reality (VR). Het combineert de fysieke en digitale werelden om een ruimte te creëren waarin ze naast elkaar bestaan en in real-time communiceren.

Door digitale gegevens zoals afbeeldingen, video’s en 3D-modellen over de fysieke omgeving heen te leggen, verbetert augmented reality, of AR, de manier waarop een gebruiker zijn omgeving waarneemt en ermee interacteert. De digitale inhoud wordt meestal in real-time weergegeven met behulp van een smartphone, tablet of speciale AR-bril.

Terwijl ze zich nog steeds bewust zijn van hun directe omgeving, kunnen gebruikers van AR-technologie virtuele objecten bekijken en ermee interacten. Er zijn talloze AR-toepassingen te vinden in verschillende sectoren, waaronder productie, bouw, detailhandel, gezondheidszorg en meer.

Virtuele realiteit kan een gebruiker volledig onderdompelen in een gesimuleerde digitale omgeving die niet noodzakelijkerwijs op de echte wereld lijkt. De virtuele wereld die gebruikers betreden wanneer ze een VR-hoofdtelefoon dragen, kan interactief en responsief zijn op hun bewegingen.

De technologie heeft als doel gebruikers een gevoel van aanwezigheid en immersie te geven door hen het gevoel te geven dat ze echt “in” een virtuele omgeving zijn. Zowel AR als VR hebben unieke kwaliteiten die interessante zakelijke kansen bieden.

Het is nog interessanter dat deze immersieve gemengde realiteitstechnologieën worden gecombineerd met 3D-kunstmatige intelligentie (AI), machine learning (ML), cloudservices en het Internet of Things (IoT) om alles te laten werken, van training tot ontwerp, engineering, productie, robotica en automatisering voor bedrijven in verschillende industrieën, vooral in de groeiende e-commerce-omgeving. Als gevolg hiervan zijn ondernemingen in productie, gezondheidszorg, technologie, bouw, energie, automotive, lucht- en ruimtevaart en financiële dienstverlening (om er een paar te noemen) concurrerender en beter gepositioneerd voor toekomstige groei.

Uiteindelijk worden deze technologieën gebruikt om bedrijven te helpen betere beslissingen te nemen en om menselijk kapitaal virtueel aan te vullen om klanten beter te bedienen. Door dit te doen kunnen organisaties een robuustere en meer gepersonaliseerde ervaring voor klanten creëren, of het nu een eindgebruiker of een partner in de toeleveringsketen is. In elk geval verplaatsen slimme, verstandige en succesvolle organisaties hun workload-infrastructuur naar cloud-omgevingen om nieuwe tools voor schaalbare operaties te lanceren en te beheren.

Waar Immersieve Gemengde Realiteit Bedrijven Blijft Uitdagen

De uitdaging is dat deze technologieën zware doses aan gegevens vereisen, de mogelijkheid om grote hoeveelheden gegevens met onberispelijke snelheden te verwerken en de mogelijkheid om projecten in een computeromgeving te schalen die niet vaak in traditionele kantooromgevingen wordt toegestaan.

Bedrijven die “Industrie 4.0” via de metaverse willen benutten, hebben een precieze en persistente fusie van de reële en virtuele werelden nodig. Dit betekent dat complexe modellen en scènes in fotorealistische detail moeten worden weergegeven, op de juiste fysieke locatie (zowel in de reële als in de virtuele wereld) met de juiste schaal en nauwkeurige oriëntatie. Denk aan de nauwkeurigheid en precisie die nodig zijn om AR/VR te gebruiken om componenten van een vliegtuigmotor of een geavanceerd chirurgisch apparaat te ontwerpen, bouwen of repareren.

Dit wordt vandaag de dag bereikt door discrete GPUs van één of meer servers te gebruiken en de weergegeven frames draadloos of op afstand te leveren aan de head-mounted displays (HMD’s) zoals de Microsoft HoloLens en de Oculus Quest.

Het Belang van 3D & AI in Immersieve Gemengde Realiteit

Een van de belangrijkste vereisten voor gemengde realiteitstoepassingen is om precies een model of een digitale tweeling over een object heen te leggen. Dit helpt bij het verstrekken van werk instructies voor assemblage en training, en om eventuele fouten of defecten in de productie te detecteren. De gebruiker kan ook het object(en) volgen en de weergave aanpassen terwijl het werk vordert.

De meeste on-device-objectvolgsystemen gebruiken 2D-afbeeldingen en/of markeringen om objecten te volgen. Dit beperkt de nauwkeurigheid van de overlay in 3D aanzienlijk, omdat 2D-volgen de diepte niet met hoge nauwkeurigheid kunnen schatten, en dus de schaal en de oriëntatie. Dit betekent dat, zelfs als gebruikers een goede overeenkomst kunnen krijgen wanneer ze vanuit één hoek en/of positie kijken, de overlay de alignering verliest wanneer de gebruiker zich in 6DOF beweegt. Bovendien wordt objectdetectie, -identificatie en -oriëntatie (ook wel objectregistratie genoemd) meestal bereikt door computergestuurde methoden of eenvoudige computer vision-methoden met standaardtrainingsbibliotheken (voorbeelden: Google MediaPipe, VisionLib). Dit werkt goed voor reguliere en/of kleinere en eenvoudigere objecten zoals handen, gezichten, kopjes, tafels, stoelen, wielen, reguliere geometrische structuren, enz. Echter, voor grote, complexe objecten in bedrijfsgevallen is gelabelde trainingsdata (vooral in 3D) niet gemakkelijk beschikbaar. Dit maakt het moeilijk, zo niet onmogelijk, om 2D-afbeeldingen te gebruiken om objecten te volgen, te overlappen en persistent te volgen in 3D.

Bedrijven overwinnen deze uitdagingen door 3D-omgevingen en AI-technologie in hun immersieve gemengde realiteitontwerp-/bouwprojecten te integreren.

Diepe leer gebaseerde 3D-AI stelt gebruikers in staat om 3D-objecten van willekeurige vorm en grootte in verschillende oriëntaties met hoge nauwkeurigheid in de 3D-ruimte te identificeren. Deze aanpak is schaalbaar met elke willekeurige vorm en is geschikt voor gebruik in bedrijfsgevallen die rendering van complexe 3D-modellen en digitale tweelingen met hun reële tegenhangers vereisen.

Dit kan ook worden geschaald om te registreren met gedeeltelijk voltooide structuren met de complete 3D-modellen, waardoor voortdurende constructie en assemblage mogelijk wordt. Gebruikers bereiken nauwkeurigheid tot op millimeters in objectregistratie en rendering met deze platformaanpak, waarmee de beperkingen van de huidige apparaatgerichte aanpak worden overwonnen. Deze aanpak voor 3D-objectvolgen zal gebruikers in staat stellen om de reële en virtuele werelden in bedrijfsgevallen echt te fuseren, waardoor veel toepassingen mogelijk worden, waaronder maar niet beperkt tot: training met precieze contextuele werk instructies, fout- en defectdetectie in constructie en assemblage, en 3D-ontwerp en -engineering met levensgrote 3D-rendering en overlay.

Waarom Werken in een Cloud-omgeving Cruciaal is

Bedrijven en fabrikanten moeten voorzichtig zijn bij het ontwerpen en implementeren van deze technologieën, omdat er een groot verschil is in het platform waarop ze zijn gebouwd en geoptimaliseerd voor gebruik.

Hoewel technologieën zoals AR/VR al enkele jaren in gebruik zijn, hebben veel fabrikanten virtuele oplossingen op apparaten geïmplementeerd, waar alle technologiegegevens lokaal worden opgeslagen, waardoor de prestaties en schaal die vandaag nodig zijn, ernstig worden beperkt. Dit beperkt de mogelijkheid om kennis te delen tussen organisaties, wat kritiek kan zijn bij het ontwerpen van nieuwe producten en het begrijpen van de beste manier voor virtuele bouw.

Fabrikanten overwinnen deze beperkingen vandaag door cloudgebaseerde (of op afstand gebaseerde) AR/VR-platforms te gebruiken die zijn aangedreven door gedistribueerde cloudarchitectuur en 3D-visiegebaseerde AI. Deze cloudplatforms bieden de gewenste prestaties en schaalbaarheid om innovatie in de industrie aan te drijven met snelheid en schaal.