【工业4.0案例分析之九九】大众增强现实人机界面控制系统M.A.R.S.

增强现实和虚拟现实两项技术借助3D图像大幅地扩展了人机界面。然而，在图像对计算机世界产生重大影响的同时，文字处理仍然是使用计算机的主要方式。一般而言，95%的人机交互是通过处理文字实现。

增强现实在工业方面的使用在增加，主要是使用头戴式显示器。在可穿戴式计算机营造的增强环境中，文字处理将不再必要。平视显示器能够识别用户视线所在之处，并且迅速抓住用户的注意力。

近来，各种新颖的增强现实方法超越传统的头戴式或手持式增强现实装置，能够应用于博物馆、娱乐教学、研究所、工厂和艺术社团等新的应用场景。

为了取消样车生产中的手动控制流程，设定通用的测量方法，为设计中的分歧奠定讨论的基础，在大众汽车公司沃尔夫斯堡样车生产中心，无标记增强现实系统（M.A.R.S.）能够生成物理测试对象的几何形状。由此产生的CAD数据，经过检测之后，将自动生成文档。这些数据可使开发元件具有完整性。此外，员工还可以借此评价自己的工作质量。

M.A.R.S.系统通过相机捕捉真实的环境并准确定位检测对象，由此形成的图像通过一个平板电脑输出。M.A.R.S.系统作为一个人机界面是直观的，系统通过触摸输入来控制。专门开发的系统界面具有用户友好的特点。

M.A.R.S.系统优化了汽车项目中的测试工作：例如，测试时间从36小时减少至60分钟。之前，测量机是必要的，如今只需一个平板电脑便可完成测试。另外的计量也不再需要。

在一个M.A.R.S.的一个试点项目中，大众选择了Diotasoft S.A.S.作为技术合作伙伴，同时与ALTRAN咨询与工程公司和多家高校合作。

在开发和引进中，与未来的客户保持密切合作是非常有益的。此外，该技术的成熟度和迎合顾客的特殊需求非常重要。总体而言，M.A.R.S.系统的开发要注重三个基本原则：应用程序必须能够直观地操作，新的应用可以很容易地添加到系统中。

德国大众汽车集团成立于1937年，是德国最大企业，2010年打败日本丰田汽车公司和美国通用汽车公司成为世界最大的汽车公司。大众汽车公司是一个在全世界许多国家都有生产厂的跨国汽车集团，名列世界十大汽车公司之首。公司总部设在德国沃尔夫斯堡。

汽车行业中的空间增强现实技术（SAR）

现在，车辆设计及研发过程中涉及的装置及型号变化逐渐增多，虚拟技术的使用也愈加频繁。利用虚拟技术，虚拟数据显示在大型投影屏或自动虚拟环境工作室内的显示屏上。在设计初期即可对不同车型的设计进行显示、测试和修改，这可降低整个过程所需时间及开支。

但汽车制造业仍然偏好使用真实硬件模式。这是因为，如果单纯利用虚拟真实技术，在采用显示屏等传统展示方式时，硬件大小常常压缩，不能显示真实状况。即使真实数据以正确比例显示，许多开发者发现仍不符合他们对数据的认知。因此，虚拟数据的比例认知尚未解决，技术人员仍在就此进行研究。

因此，在汽车产业，“增强现实”正在受到越来越多的关注。增强现实用于保证虚拟数据以实际比例和大小显示，这表示设计人员可以更有效地组合数据。从这一层面来讲，增强现实的一个分支对汽车产业而言意义重大，这就是“空间增强现实”（SAR）。通过该技术，可使用投影仪在真实模型上显示虚拟数据。

空间增强现实在设计和研发阶段有利于用户直接在更熟悉的的现实中分析虚拟数据。因此，为满足设计及研发过程中的需要，需将多种因素考虑在内，如模型的几何形状和材料、周围灯光及投影仪和观看者的位置。在理想状况下，人们是无法在真实车辆上辨认出虚拟数据的。这些问题都需要作为研究项目的部分来解决，相关人员正在研究新方法解决这些在车辆设计及开发过程中出现的问题。

大众与Metaio公司共同开发移动增强现实技术支持MARTA系统

现在，交通工具的复杂度不断提高。以大众混合动力汽车XL1为例，这款汽车不仅拥有轻量化设计、空气动力学及最先进的驾驶技术，更在支持服务方面遥遥领先。

大众公司的支持服务员工在日常工作中使用的工作方法及工作流程与大众汽车的特点高度相关。为此，大众汽车公司不断改进车辆维护说明书，提供更高效的工具使用方法、组合结构、测试规范等相关补充信息，帮助员工理解如何完成特定工作任务。

为实现以上目标，大众汽车公司与Metaio公司共同开发了移动增强现实技术支持系统MARTA，该系统是一款新型的服务信息展示系统。例如，在XL1混合动力汽车的生产过程中，大众汽车公司通过平板电脑把下一步工作的相关信息推送给员工。

开启MARTA时，系统会列出所有需要完成的工作，并附上所需工具。接下来，汽车的轮廓便出现在移动终端设备的显示屏上，MARTA系统同时指导员工采取相应的工序。有了该系统，员工确定工作项目速度更快、准确性更高。