1.1 研究目的及意义

随着科技的日益进步，一些新兴的科技渐渐兴起，特别是智能时代的到来，其中增强现实表现的十分出彩。在20世纪60年代，国外公司SuthedalId作为3D显示技术的始祖, 研发出了第一代可以用做透视的虚拟现实头盔式显示器, 通过加装一些设备, 它可以作为AR设备使用, 但是其体积巨大且显示效果粗糙, 很容易造成用户的疲劳, 所以市场情况不佳。而由于硬件与图像处理研究的限制, 在之后的20年内, AR技术并没有得到显著的进展。直到1992年Augmented Reality (增强现实) 这一术语正式诞生, Tom Caudel和他的同事都在开发头戴式显示系统, 2000年第一款AR游戏AR-Quake的发布, 标志着AR已初步进入商业领域。至2017年苹果公司宣布IOS11中将带来全新的AR组件ARKIT, 使得iPhone一跃成为全球最大的AR平台, 这都让人不得不相信AR的确有着巨大的发展潜力。增强现实（AR）是一种新型的人机交互，它覆盖了关于现实世界环境的虚拟计算机生成信息。在过去的十年里，它已经在很多领域都有很好的应用，比如军事训练，外科、娱乐、维修、装配、产品设计等。但同时AR对电子设备的硬性要求也非常的高。

在2018年引起争议的“智能时代的到来”对劳动市场的冲击，从某个角度说明了，我们渴望着更加智能的解放生产力，将机械式重复的工作留给机器人去完成，我们可以以一个管理者的角度操控生产过程，即智能工厂。这也满足了我国现阶段对工业化和信息化的要求，智能工厂必将成为大势所趋。

制造是将原材料转化为具有良好附加值的商品的过程。在当前竞争激烈的行业环境中，制造业正面临着不断的生产挑战：在较短的市场时间创新产品。日益全球化的趋势要求制造产品开发生命周期中的各种节点，例如设计、设置规划、生产调度、加工、装配等，以及无缝任务这些节点之间的协作。产品开发过程正随着产品变得越来越复杂而变得更加多样和复杂。所以，制造过程必须更加系统化，以便高效和经济上有竞争力。帮助解决这些问题的一个创新和有效的解决办法是应用增强现实技术进行模拟、协助和改进。这将确保在些制造过程在进行之前，设计、计划、加工等活动都是对的，无需进行后续的重新工程和修改。

1.2 国内外研究现状

增强现实技术中包含着技术内容比较多, 包含着跟踪注册技术以及显示技术和虚拟物体生成技术等内容。作为时下大热的前沿科学技术, 受到了很多垂直商用领域的青睐, 对于推动科技的进步起到了前所未有的重要作用。例如：为了推动AR技术的发展和商用落地, 在去年9月份召开的联想创新科技大会2018 (Lenovo Tech World 2018) 上, 联想集团正式发布了晨星 (dayst) AR平台。

如今，在机械制造、装配与维修中，当设备人员在操作复杂作业时, 可以在系统提示的信息和虚拟布线的帮助下, 一步步完成工作, 已经可以利用AR技术大大降低作业难度, 提高作业效率。在智能工厂的应用中，最为核心的是：追踪和识别算法，采取的是头部姿势跟踪的混合跟踪技术。

总而言之, 随着科技的发展AR正在迅速的进入人们的视线, 未来各个领域都将会有AR的一席之地。但是AR的前程并不是一帆风顺, 就目前来看人们对于AR的硬件要求还远远达不到预期, 当然硬件电子设备以及软件应用都在进行不断的升级, 估计在不久的将来就能见到像科幻电影中所展现的样子。未来AR或许会与人脑进行连接, AR系统通过直接读取人脑信息更快的做出反应。从上述来看AR对于自身设备的性能要求非常高, 硬件这一方面仍然是AR立在人们面前难以逾越的一座大山, 但总的来说AR还是有很大的发展前景。

2. 研究的基本内容与方案

本次研究的基本目标是：是在屏幕上把虚拟世界叠加在现实世界并进行互动。基于增强现实技术的智能工厂生产作业让指导系统通过文本信息、虚拟信标、3D模型、动画等虚拟元素增强工厂人员对生产现场的感知能力，使其得以便撞快速地了解毛料、零部件、产成品等物品的位置、数量等各类属性；同时，根据快速更新的生产任务，为工人提供生产物料、工具、工序、时长等生产作业指导信息。

运用基于Unity 3D平台，整合Vuforia SDK 进行开发。Vuforia SDK和 Unity 3D 是增强现实装配指导实现的底层支持，负责底层算法的实现。开发流程主要分为三大板块：模型制作、物体识别信息获取、用户交互。模型制作模块可选用3ds Max软件生成导出.fbx文件，导入Unity 3D中。物体识别信息获取模块则可用Vuforia Object Scanner将零件的特征信息导入，在其中要注意特征点数量的选取，再在云端进行数据处理再生成数据包。在用户交互模块时下比较流行的是基于联合传感器的交互和基于计算机视觉的交互。同时由于工厂中物件是可能移动的，对于跟踪注册识别算法要合理运用。综上，具体开发流程如图1所示。