11、工业4.0：增强现实、数字孪生与机器人技术在智能制造中的应用

工业4.0：增强现实、数字孪生与机器人技术在智能制造中的应用

1. 增强现实（AR）在智能制造中的应用

增强现实（AR）作为工业4.0的关键技术之一，允许用户在看到物理世界的同时，将虚拟对象与物理世界进行合成。它包含多种感官模式，如视觉、听觉、触觉、体感和嗅觉。目前，AR在制造领域得到了广泛应用，能够改善现有技术并为未来提供解决方案。

1.1 AR与数字孪生（DT）的结合

随着计算机和制造技术的快速发展，让用户和操作员可视化并与制造过程相关的信息进行交互成为一种趋势。AR技术的特点使其能够与DT无缝集成，成为物理和虚拟部分之间的关键纽带，实现机床与其DT之间的完美交互和融合。

1.2 AR辅助智能机床窗口案例研究

为了展示基于DT的机床的优势，开发了AR辅助智能机床窗口案例。
- 系统设置 ：
- 以EMCO Concept 105铣床为对象，其CNC控制器为Fanuc 21 CNC，内置传感器可报告部分实时加工参数和错误消息。
- CNC机床通过以太网电缆连接到主机PC，主机PC上的服务器存储实时和历史数据。
- 机床内部安装工业相机进行实时视频捕捉，Raspberry Pi微型计算机接收视频流并无线传输到触摸屏计算机。
- 使用C#和Visual Studio开发复合图形用户界面（GUI）作为智能窗口的用户界面。
- 功能模块 ：
- 过程监控和模拟 ：将AR技术与收集的DT数据集成，为操作员提供直观的加工过程感知。DT数据处理后在视频流上渲染，包