användning av virtuell verklighet inom...

KTH Byggteknik

och design

Användning av Virtuell verklighet inom

produktion

En utredning av möjligheten för användning av virtuell verklighet inom tillverkning,

kontroll och montage av stålhallar.

Författare: Dmitriy Goncharov

Yinping Liang

Uppdragsgivare: Northpower Stålhallar AB

Handledare: Daniel Hällqvist, Northpower Stålhallar AB

Ahmad Reza Roozbeh, KTH

Examinator: Per Roald, KTH

Examensarbete: 15 högskolepoäng, Byggteknik och design

Serienummer: BD 2016; 73

Godkännandedatum: 2017-09-22

2

Kungliga Tekniska Högskolan, Byggteknik och design, Examensarbete BD2016;73

Förord

Detta examensarbete har skrivits i samband med avslut av den treåriga utbildningen på KTH,

Byggteknik och Design. Initialt var tanken med denna studie att undersöka hur VV (Virtuell

verklighet) kan användas i samband med montage av stålhallar som Northpower Stålhallar

AB projekterar, tillverkar, producerar och monterar. Efter en genomförd litteraturstudie visade

det sig att teknologin är för tidigt i sitt utvecklingsstadium för att användas på ett fördelaktigt

sätt. Därför utökades frågan till produktion och montage. Teknologin kommer att slå igenom i

byggbranschen förr eller senare, därför har det varit spännande att på något sätt vara en del av

den utvecklingen och kunna bidra med denna rapport.

Ett stort tack går till våra handledare, Ahmad Reza Roozbeh på KTH samt Daniel Hällqvist på

Northpower Stålhallar AB för att alltid erbjudit stöd, väglett genom dimman och hjälpt till att

inspirera utvecklingen av detta arbete.

Tack till vår examinator, Per Roald för din öppenhet gällande detta ämne och för att du

funnits där när din feedback behövdes.

Sist men inte minst vill vi tacka alla som ställt upp på intervjuer och samtal kring detta ämne

och delat med er av er kunskap och erfarenheter. Utan er hade inte denna studie varit möjlig

att genomföra under den korta perioden.

Stockholm, feb 2017

3


Sammanfattning

Virtuell verklighet är ett samlingsnamn som innefattar teknologi för Virtual Reality (VR),

Augmented Reality (AR) och Mixed Reality (MR). VR har redan etablerat sig i spelindustrin

samtidigt som AR är på gång att ta del av den.

I detta arbete undersöks möjligheten av att använda virtuell verklighet i samband med

produktion och montage av stålhallar. I detta sammanhang, används begreppet produktion

som ett samlingsnamn för arbeten inom tillverkning av stålkomponenter.

För att se vilka möjligheter virtuell verklighet kan ha i samband med ovanstående moment

krävs en förförståelse för hur aktuella arbetsprocesser går till. Intervjuer hölls med personal

från Northpower Stålhallar AB för att få en inblick i hur de arbetar vid tillverkning av

stålkomponenter och vidare i montageskedet. Det är även av högsta vikt att presentera

begränsningarna med tekniken bakom virtuell verklighet. Därav gjordes en litteraturstudie för

att belysa hur tekniken fungerar och vilka begränsningar den har idag. Detta redovisas i

resultatet.

I analysdelen av denna rapport dras en parallell mellan arbetsprocesserna på Northpower

Stålhallar AB och på vilket sätt virtuell verklighet kan användas i samband med dessa. Med

hänsyn till bristfällande funktionsmöjligheter hos dagens VV-enheter, skapades två förslag på

hur man skulle kunna använda virtuell verklighet och vilken inverkan det skulle ha på

arbetsflödet.

Trots att möjligheten för användning av virtuell verklighet finns måste hänsyn tas till

teknikens begränsningar. Idag är teknologin bristfällig, men utvecklingen går framåt vilket

innebär att frågan kommer att bli mer aktuell i framtiden.

4


Abstract

Virtual Reality is an umbrella term that encompasses the three terms Virtual Reality (VR),

Augmented Reality (AR) and Mixed Reality (MR) technologies. VR has already established

itself in the gaming industry whilst AR is on its way in the same direction.

This study examines the possibility of using virtual reality in connection with the production

and assembly of steel halls. In this context, production means the manufacture of steel

components.

In order to realize the possibilities of virtual reality in the field of production and manufacture

of steel halls, one should define the working procedures involved. Interviews have been

conducted with the staff from Northpower Stålhallar AB in order to build an understanding on

how they manufacture steel components, which later will be sent to the assemblage.

Furthermore, it is important to understand the limits with the technology behind virtual reality.

Therefore, has a literature study been made in order to clarify how the technology works and

the limitations it has today. This will be presented in the results of this paper.

Flaws in the working procedures are identified and how these could be resolved with the help

of virtual reality is presented in the analysis. With respect to limitations in functionality of

VR-hardware at this time, two concepts were made regarding the usage of virtual reality in

order to counteract these flaws in the production and assembly.

Despite the real possibilities of usage of virtual reality, one should be aware of the limitations

of today's technology. It is still in the development process and better solutions are yet to

come. The possibilities of virtual reality will be greater in the future; therefore, the question of

usage of virtual reality will become more relevant.

5


Begreppsförklaring

AR - Augmented reality

a- mått - Mått för svetsning

BIM - Building Information Modeling

GPS - Global Positioning System

HCI - Human-computer interface

HMD - Head-mounted display

Hz - Hertz

K-handlingar - Konstruktionshandlingar

Mm - Millimeter

MR - Mixed reality

QR-KOD - Quick Response- Kod

VV - Virtuell verklighet (Samlingsnamn för VR, AR och MR)

VR - Virtual reality

VDC - Virtual Design and Construction

2D/3D - Två Dimensionering / Tre Dimensionering

6DOF - Six degrees of freedom

6


Innehållsförteckning

Förord .................................................................................................................................................... 2

Sammanfattning .................................................................................................................................. 3

Abstract ................................................................................................................................................. 4

Begreppsförklaring ............................................................................................................................ 5

Innehållsförteckning .......................................................................................................................... 6

1 Introduktion ..................................................................................................................................... 7 1.1 Bakgrund ................................................................................................................................................. 7 1.2 Syfte ........................................................................................................................................................... 8 1.3 Nulägesbeskrivning ............................................................................................................................. 8 1.4 Avgränsningar ....................................................................................................................................... 8 1.5 Förväntat resultat ................................................................................................................................ 9

2 Metod............................................................................................................................................... 10 2.1 Litteraturstudie ................................................................................................................................. 10 2.2 Intervjuer ............................................................................................................................................. 10

3. Resultat .......................................................................................................................................... 11 3.1 Litteraturgranskning ....................................................................................................................... 11

3.1.1 Virtual Reality ............................................................................................................................................. 11 3.1.2 Augmented Reality .................................................................................................................................... 14 3.1.3 Mixed Reality ............................................................................................................................................... 17 3.1.4 Produkter ...................................................................................................................................................... 18

3.2 Intervju ................................................................................................................................................. 19 3.2.1 Projektering och produktion ................................................................................................................ 19 3.2.2 Montage ......................................................................................................................................................... 22 3.2.3 Utveckling ..................................................................................................................................................... 22

4 Analys .............................................................................................................................................. 24 4.1 Tillverkning/Kvalitetskontroll .................................................................................................... 24

4.1.1 Förstärkt verklighet ................................................................................................................................. 24 4.1.2 Mixed Reality ............................................................................................................................................... 26

4.2 Montage ................................................................................................................................................ 26

5 Diskussion ....................................................................................................................................... 28

6 Slutsats ............................................................................................................................................ 30

7 Referenser ...................................................................................................................................... 31 Figurreferenser: ....................................................................................................................................... 33 Intervjukandidater: ................................................................................................................................. 34

7


1 Introduktion

I dagens globala marknad är innovation nyckeln till konkurrenskraftig utveckling. Att på ett

effektivt sätt applicera nya teknologier ger möjligheten till att utmana de konventionella

metoderna inom byggbranschen och därmed stå ut från mängden (Bondrea & Petruse 2013).

Det pågår en ständig effektivisering av alla processer som har en anknytning till

byggprojektets planering, funktion och ekonomi. Då mjuk- och hårdvara som används är

under ständig utveckling och därmed klarar av större mängd av informationshantering per

tidsenhet är det uppenbart att byggföretag väljer att röra sig från det traditionella 2D systemet

till det mer informationsrika, dock mer krävande BIM-systemet (OpenBIM, 2010).

Building information model(ling) (BIM) är ett system som representerar inte enbart den

fysiska miljön som tidigare visualiserades med enbart 2D- och 3D-ritningar men även den

dolda informationen som gömmer sig bakom t.ex varje balk eller pelare. Parametrar som

visualisering av tidplanen, samordning av arbetsinsatser, kollisionskontroll och

mängdavtagning är bara en del av funktioner som BIM möjliggör. Denna metodik blir mer

och mer central i branschen då den innefattar arbetsprocesser kopplade till modellen och

dennes utförande med potential att styra den konservativa arbetsgången inom byggbranschen

mot ett mer innovativt och framför allt effektivt stadium (OpenBIM, 2010).

Digitalisering har förändrat bransch efter bransch tack vare IT-världens framsteg inom både

hård- och mjukvaruutveckling. Dock ser läget annorlunda ut i byggbranschen då man anser att

den digitala utvecklingen kommer att öka mer och mer i framtiden (Emelie Hamon,

Byggindustrin 2016).

1.1 Bakgrund Att fel uppstår i samband med produktion av det projekterade byggnadsverket är svårt att

räkna bort, speciellt när ett större antal aktörer är inblandade och flera olika verktyg används.

Detta lägger en stor vikt på framtagning av processer och metoder som tillåter

kommunikationen att flöda mer konkret mellan parterna. Även uppfattning är av stor vikt i

detta sammanhang då det oftast inte är självklart vilka komplikationer en modell visualiserar.

Det är helt enkelt upp till betraktarens förmåga att tolka den presenterade informationen på

rätt sätt.

I skrivande stund finns en teknologi som är kapabel till att simulera sensoriska upplevelser

som innefattas främst av syn och hörsel. Denna teknologi kallas för Virtual Reality (VR) och

kan på ett effektivt sätt ge användaren en 1:1 återspegling av en virtuell byggnad som höjer

uppfattningen om modellens natur. Augmented Reality (AR) är en liknande teknik som

möjliggör en direkt integration av det virtuella in i det fysiska. VR/AR-teknologin har på ett

effektivt sätt etablerat sig i spelindustrin och underhållningsmarknaden och det är givet att det

ligger stora ambitioner i att utöka till andra marknader.

Inom byggbranschen har VR börjat lämna sina avtryck där det tillämpas i syfte att visualisera

den färdiga produkten, t.ex. en lägenhet, villa eller en kraftanläggning. Man har möjlighet till

att i “verklig tid” interagera med 3D-kroppar på ett sådant sätt som samspelar med kroppens

sensoriska funktioner, allt detta i den naturliga skalan 1:1 vilket är den största fördelen med

8


VR. Med andra ord kan man i en virtuell miljö använda kroppens egna rörelser för att

navigera i den virtuella miljön så som man gör i verkliga livet.

Företag som NCC, JM och Skanska är redan igång med digitalisering och digitalt byggande

som utnyttjar VR-teknologin. Virtuella modeller används för att redovisa den färdiga

byggnaden för beställare och kunder innan det första spadtaget är gjort och flera pilotprojekt

finns registrerade, bland annat SCA-huset i Mölndal. Dock är det inte fastställt än hur virtuell

verklighet kan bidra till en positiv utveckling inom produktionen.

1.2 Syfte Syftet med denna studie är att inventera möjligheterna av användning av virtuell verklighet i

samband med produktion/kvalitetskontroll av stålkomponenter och vidare i montageprocessen.

Det är även nödvändigt att identifiera nack- respektive fördelar med teknologin. Koncept

kommer att presenteras för att ge exempel på hur teknologin skulle kunna användas i samband

med tillverkning av stomelement till stålhallar och hur dessa kan valideras för att minska fel

som leder till materialspill och tidslöseri.

Förhoppningsvis kommer denna rapport att belysa vilken potential teknologin har för att

effektivisera arbeten i samband med tillverkning, kvalitetskontroll och montage av stålhallar.

Mjukvaruutvecklare är nyckelpersoner när det kommer till att implementera nya teknologier

inom olika branscher. Då dessa personer har oftast mycket begränsad insikt i vilka krav som

ställs på en eventuell produkt är det vår uppgift som byggingenjörer att specificera våra krav

på teknologin och dess funktion.

1.3 Nulägesbeskrivning Northpower Stålhallar AB är ett företag som projekterar, tillverkar, bygger och monterar

stålhallar. Företaget grundades av Niklas Granström och Dan Jonsson som båda har rötterna i

norra Sverige. Därav namnet Northpower som symboliserar den stolta norrländska

arbetskraften som är stark, lojal och pålitlig.

Northpower Stålhallar AB har en egen fabrik som möjliggör tillverkning av sina egna

stomelement som efter validering fraktas vidare till byggplatsen där de monteras ihop. Detta

möjliggör ett starkt samspel mellan projektering och produktion. Programmet som används

för modellering heter Sketchup och är ett 3D-modelleringsprogram. Programmet har en stor

anknytning till både de som projekterar men även de som tillverkar stålkomponenterna då de

utgår direkt från 3D-modellerna som visualiseras med hjälp av en dator. Detta kräver en viss

kompetensnivå hos arbetare, att hantera programmet på sådant sätt som möjliggör en tydlig

avläsning av det som ska tillverkas.

1.4 Avgränsningar VV-teknologins funktioner har inventerats och avgränsats till att studera det som kan vara

gynnsamt för monteringsprocessen. Begrepp och definitioner kopplade till VR/AR har

definierats på en generell nivå för att ge en grundläggande förförståelse för teknologin och

9


dess förutsättningar för att uppfylla de tekniska kraven som är kopplade till

användargynsamheten. Dessa begrepp kommer att presenteras i rapportens resultat.

Undersökningen av hur VV används idag har avgränsats till byggföretag vars verksamhet kan

associeras med Northpower Stålhallar AB. Frågeställningen kring VV kommer att definieras

med hjälp av intervjuresultaten som redovisas i punkt 3.2 och kommer användas för att

fastställa vilka moment som är av intresse ur användarperspektivet.

1.5 Förväntat resultat Att undersöka möjligheten av att applicera dagens VV-teknologi inom produktion och

kvalitetskontroll av stålkomponenter, samt montage av stålhallar. Illustrera exempel på hur

VV kan vara gynnsamt i samband med ovanstående moment samt understryka vilka brister

systemet har idag om det ska vara ett effektivt verktyg.

10


2 Metod

För att kartlägga användningen av VR/AR-system i dagens byggbransch med avseende på

produktion och montage kommer en kvalitativ studie med intervjuer, bakgrundsforskning och

litteratur att genomföras. Det är av högsta vikt att ge läsaren en insikt i vilka faktorer hos VV

som kan vara avgörande för bedömning av hur användbar teknologin är idag.

2.1 Litteraturstudie Här kommer den bakomliggande principen för VR, AR och MR att studeras. Detta för att få

en uppfattning av hur teknologin fungerar, vilka begränsningar den har och framför allt vilken

potential den kan ha för användning inom byggbranschen.

2.2 Intervjuer En intervjustudie kommer att genomföras för att kartlägga vilka krav som kan ställas på VV-

teknologi. Kandidaterna för intervju kommer att vara ur tre kategorier. Den första kategorin är

användare, dvs de aktörer som kommer direkt att använda teknologin i samband med deras

arbetsuppgifter. Det är av högsta vikt att identifiera moment i deras arbete där VV-skulle

kunna vara ett gynnsamt verktyg.

Den andra kategorin kommer att innefatta aktörer som idag använder någon form av VV inom

byggbranschen. Målet är att skapa en uppfattning av vilken roll teknologin har idag inom

byggbranschen och hur den har förändrat förutsättningarna för arbetsmoment som tidigare

utfördes utan VV.

Den tredje kategorin innefattar personer inom den akademiska världen som arbetar med

någon form av utveckling av VV. Anledningen till varför dessa personer är av intresse är för

att se deras perspektiv på hur stor chans teknologin har för att etablera sig inom

byggbranschen. Då dessa personer står mycket närmare utvecklingen av själva teknologin är

det viktigt att definiera vilka krav som kan ställas från perspektivet av en byggingenjör.

11


3. Resultat

VDC, att projektera och sammanställa den framtida byggnationen i 3D innan bygget sätts

igång i verkligheten är ett koncept som har visat lovande resultat i projekteringsskedet.

Genom att i större omfattning använda 3D gentemot 2D har detaljnivån och noggrannheten

höjts, vilket innebär att ingenjörer kan förlita sig mer och mer på den virtuella världen i

projekteringsskedet. (NCC, 2008–2017) Dock sätts vissa förutsättningar på hur individen

uppfattar den virtuella miljön och all information som den presenterar.

Virtuell (VR), förstärkt (AR) och blandad (MR) verklighet är tre koncept som tillhör samma

familj (VV). Det vill säga visualisering av den digitala miljön som höjer individens

uppfattning och förståelse av den digitala informationen som presenteras. (VRS, 2016) Detta

sker genom att konvertera visuell information hämtad från 3D- eller BIM-program för att

sedan visualisera den med hjälp av HMD i skala 1:1 (VR) eller låta så kallade markörer, som

kan likna en QR-kod, aktivera virtuella detaljer som kan visualiseras med så lite som en

smartphone (AR). Dessa teknologier är visualiseringens nästa naturliga utvecklingssteg som

höjer uppfattningen av 3D-information till sin fulla potential.

3.1 Litteraturgranskning Detta kapitel innefattar en teknisk beskrivning av VR, AR och MR på ett grundläggande och

lättbegripligt sätt för att ge läsaren en uppfattning om vilka möjligheter teknologin kan

medföra. Informationen som presenteras har valts ut och samtlats in främst från tekniska

rapporter men även andra källor som belyser tekniken och möjligheterna bakom VV.

3.1.1 Virtual Reality Konceptet för VR som vi känner till idag, det vill säga HMD, började utvecklas i slutet av 60-

talet av Ivan Sutherland. (SUTHERLAND, I. E. The ultimate display) Knappt femtio år

senare har tekniken nått nya höjder där produkten är tillgänglig för alla konsumenter. Denna

kommersialisering innebär att privatpersoner med rätt kompetens har möjlighet till att

utveckla nya sätt att använda tekniken på och det är precis det som händer idag.

Spel- och underhållningsindustrin har ett stort intresse inom VR då de får chansen att

överraska massorna med teknologins möjligheter i samband med sina egna tjänster i form av

spel eller filmtjänster. Denna utveckling har stimulerat en ny rörelse bland ingenjörer och

mjukvaruutvecklare som fokuserar på att hitta nya nischer där VR kan utnyttjas. (Forbes,

2016)

Inom byggindustrin används VR flitigt i samband med visualisering, ett område som riktar sig

främst mot arkitekter men även i samband med planering inom VDC. (NCC) Denna

användning innebär att nu kan man utnyttja 3D till sitt fullo. Förklaringen till varför en ny

dimension har lagts till med hjälp av VR har helt och hållet att göra med vilket

visualiseringssätt som används. Trots att majoriteten jobbar med 3D-modellering och har gjort

så en lång tid, har begränsningarna alltid legat i att dataskärmar visualiserar 3D-objekt i 2D-

12


perspektivet och det är denna begränsning som elimineras med hjälp av VR och HMD.

(William T. Sherman,Alan B. Craig)

3.1.1.1 Att använda VR

Ett HMD är en typ av display som istället för att vara stationär så som våra datorskärmar, bärs

av användaren. Detta innebär att den fysiska verkligheten kan uteslutas, en egenskap som

höjer användarens uppfattning av den information som visualiseras. (Daniel Allen, 2015) Den

egenskap som upplevs starkast är faktumet att när användaren befinner sig i den virtuella

miljön, upplevs allt som visualiseras i skala 1:1, det vill säga exakt som i den fysiska miljön.

Detta gör så att användaren har mycket lättare att begripa informationen som presenteras och

associera 3D-modellen med den slutgiltiga produkten. (Linda Nohrstedt, Nyteknik, 2015)

För att ge ett exempel på hur VR upplevs kan man föreställa sig att man ser en byggnad

framför sig. Ju närmare man kommer till den byggnaden desto större upplevs den. Denna

enkla princip på hur fysiska objekt uppfattas av användaren beroende på dennes position är

även en förutsättning i den virtuella miljön. Det ställer ett krav på att ett HMD utöver att

visualisera måste även kunna känna av impulser från den fysiska världen, som till exempel

rörelse. (Geeks Publishing AB, 2016)

Att interagera i en virtuell miljö förutsätter att ett HMD som används ska inte bara kunna

visualisera, utan även lokalisera den aktuella destinationen. Detta för att positionsförändring

är direkt kopplad till grafisk förändring. (Geeks Publishing AB, 2016)

3.1.1.2 Position och orientering

För att VR ska uppfylla sin funktion, krävs det att position och orientering av användarens

huvud ska registreras. Som det nämndes ovan är positionsbestämning av ett HMD en central

funktion som är avgörande för hur stor funktionalitet VR kan ha inom byggbranschen. (Road

to VR, 2014)

6DOF som står för “six degrees of freedom” innebär att positionen av ett HMD i förhållande

till 3D-objektet definieras med hjälp av koordinater (x, y, z) och orienteringsvinklar (yaw,

pitch, roll) (Siltanen, 2012). Varje Tracker, vars funktion är att ta reda på HMDs position och

orientering för att senare föra över informationen till den virtuella världen, måste vara kapabel

till att stödja 6DOF. (Xu, et al., 2007) Generellt finns det två typer av Trackers, sådana som

levererar absolut data (aktuell position- och orienteringsdata) och relativ data (förändring av

position- och orienteringsdata). (Ben Lang, Road to VR, 2013)

13


Figur 1, Olika koordinater och orienteringsvinklar för 6DOF

Det finns olika egenskaper hos 6DOF trackers som man måste ta hänsyn till vid val av

hårdvara. Dessa egenskaper är följande:

Uppdateringshastighet - definierar hur stort antal avläsningar per sekund (Hz) som görs. Ju

högre uppdateringshastighet desto mjukare rörelseigenkänning. Dock krävs det att hårdvaran

klarar av högre belastning av data- och processhantering. (Chioka, 2015)

Latens - En annan viktig faktor som också avgör hur stor nytta VR kan tillföra inom

byggbranschen är latens. Latens definieras som fördröjning, alltså den tid som krävs för att få

fram en signal eller överföra data som i det här fallet är visuell information.

Latens uppkommer av tekniska skäl, därför att utrustningen behöver tid för att reagera på

inkommande signaler. Trots att latens uppkommer i form av millisekunder kan det snabbt

medföra åksjuka vilket är väldigt allvarligt för användaren.(Chioka, 2015)

Noggrannhet - definieras som ett fel i avläsning av position och orientering. Oftast

presenteras i form av absoluta värden (mm för position och grader(°) för orientering) Ju

mindre värdet är desto noggrannare är den aktuella positionen. (Ben Lang, 2016)

Upplösning - högre upplösning innebär att mindre förändringar i position och orientering kan

upptäckas. Liksom noggrannheten avläses datan i absoluta värden. (Ben Lang, 2016)

14


Räckvidd - inom vilken fysisk volym som en tracker kan läsa av positionen och orienteringen

samtidigt som den bibehåller den givna noggrannheten och upplösningen som är

tillfredsställande för att funktionalitetet inte ska försämras. (XinReality)

3.1.2 Augmented Reality Till skillnad från VR, där användaren omsluts av den virtuella världen, använder AR en

teknik som tillåter en verklig bild att integreras med en virtuell bild (Azuma 1997). Det är

viktigt att nämna att AR inte är bundet till en specifik visualiseringsteknologi såsom VR är

bundet till ett HMD. Det vill säga, man kan använda vilken display som helst så länge

positionsbestämning kan åstadkommas.

Det finns tre grundläggande teknologier som bygger upp ett AR-system. Dessa är

spårning/positionering, registrering och visualisering. Liksom i VR, det som avgör vilken

information som presenteras är beroende av vilken position en display, som kan vara en

portabel display eller ett HMD, har vid en given tidpunkt.

3.1.2.1 Positionsbestämning

Som det nämndes ovan, är positionsbestämning en förutsättning för att AR ska fungera. Det

finns olika tekniker som utnyttjas vid spårning där visionsbaserad och GPS-/kompassbaserad

är de vanligaste (Constructech, 2012). Då GPS-/kompassbaserad metod är utformad för

utomhusbruk med väldigt begränsad precision kommer den inte att behandlas.

Visionsbaserad AR utnyttjar kameror kompatibla med 6DOF (Xu, et al., 2007) & (Henrysson,

2007); där sensorer placeras antingen egocentriskt eller exocentriskt. En egocentriskt placerad

sensor är kopplad till kameran som är inbyggd i AR-enheten, ett exempel kan vara en

mobiltelefon.

Den egocentriska sensorn känner av sin omgivning internt, inifrån AR-enheten.

Ett exocentriskt system utnyttjar istället externa sensorer som placeras på fasta positioner.

Deras uppgift är att lokalisera AR-enheten i rummet och bestämma dess position (6DOF)

(Henrysson, 2007). Kameraspårning

Det finns två typer av kameraspårningssystem där den första kallas för markörspårning. Detta

sätt att identifiera positionen på använder markörer som agerar som referenspunkter (Shin &

Dunston, 2010). Markörerna utformas på sådant sätt som gör det lätt för en kamera att

identifiera dem (Weidenhausen, et al., 2003), ett exempel som är lätt att relatera till är en QR-

kod. Beroende på markörernas form och position i videobilden som fångas upp av kameran

kan relativa koordinater tas fram. Det räcker oftas med fyra markörer, utsatta på kända

punkter, för att kamerans placering ska kunna identifieras (Siltanen, 2012).

15


Figur 2, Markörspårning med hjälp av kamera och markör.

Den andra typen av kameraspårningssystem kallas för egenskapsspårning. I detta system

används omgivningens naturliga drag som kallas för igenkänningspunkter (Weidenhausen, et

al., 2003). Dessa delas in i tre kategorier: egenskapspunkter, egenskapsbeskrivningar och

kanter (Siltanen, 2012). För att simpelt beskriva hur AR fungerar med tillämpning av

egenskapsspårning kan man föreställa sig att man har en situationsplan, som illustrerar ett hus

och en gångbana, utskriven på ett papper. Då illustrationen innehåller visuell information kan

man binda en 3D-modell till den. När AR-enheten riktas med kameran mot pappret,

identifieras alla gränser och egenskaper vilket möjliggör en visualisering av 3D-modellen för

huset.

Figur 3, 3D – modell som visualiseras i en AR-enhet.

3.1.2.2 Displaytekniker

Det finns generellt tre metoder på hur AR-information visualiseras. Den vanligaste metoden

som kommer att behandlas i detta avsnitt är Visuella displayer. Det finns olika typer av

Visuella displayer som används inom AR, dessa är Optiskt transparent display och

Videobaserad display (Azuma, 1997).

Optiskt transparenta displayer skapar en optisk bild av datagenererad grafik (Wang, 2006). Då

16


dessa enheter är transparenta krävs ingen kamera för att visualisera den verkliga miljön. För

att effektivt visualisera kombinationen av verklig och virtuell miljö krävs särskilda

ljusförhållanden vilket sätter krav på att arbetsplatsens belysning, där teknologin ska tillämpas,

anpassas efter displayens krav på ljusförhållanden (Olwal, 2009).

För att uppnå optiskt transparent AR, används en optisk kombinator som släpper igenom den

verkliga bilden samtidigt som den lägger på ett lager av den tänkta 3D-modellen. Dessa två

miljöer kombineras till en gemensam bild som når användarens ögon (Olwal, 2009).

Figur 4, optiskt transparent display

Videobaserade displayer, istället för att släppa igenom den verkliga miljön, använder en

kamera som filmar den verkliga miljön. Därefter kombineras videobilden tillsammans med

3D-modellen som triggas igång av en markör eller en egenskapspunkt. Denna metod

möjliggör användning av bland annat mobiltelefoner, surfplattor eller handhållna skärmar för

att illustrera AR-grafik. (Rekimoto 1997, Rekimoto & Nagao, 1995) i (Olwal, 2009)

Figur 5, videobaserad display

17


3.1.3 Mixed Reality Mixed Reality eller MR, är den nyaste definitionen av virtuell verklighet. På sätt och vis är

det en kombination av två redan kända koncept, VR och AR. Tanken bakom MR är att kunna

dra nytta av den förstärkta uppfattningsförmågan som VR medför, samtidigt som att erbjuda

flexibilitet som kommer från AR.

Det som skiljer MR från VR och AR är förmågan att hämta information från användarens

omgivning och då på ett annorlunda sätt mot vad som används inom AR. Som det tidigare

nämndes, för att trigga igång visuell information krävs det att någon form av

kameraspårnings-system används. Detta innebär att det krävs att man sätter markörer i den

fysiska omgivningen.

Mixed reality, till skillnad från AR, använder ett skanningssystem som ska kunna scanna av

användarens omgivning. Denna avskanning kan då betraktas som en flerdimensionell markör

som inte tidigare använts inom AR. Med flerdimensionell markör menas att istället för att en

given punkt, till exempel en QR-kod, ska trigga igång en visuell reaktion, används istället hela

datan för den avskannade omgivningen. Detta innebär att man har mer kontroll över vad som

ska trigga igång digitalt innehåll.

3.1.3.1 Skillnaden mellan MR och AR

Skillnaden mellan MR och AR kan vara väldigt diffus då teknikerna har många gemensamma

faktorer. Till exempel, båda teknologierna är kapabla till att blanda verklighet med

datagenererat innehåll. Båda ger möjligheten att integrera med de virtuella komponenterna

som blandas in. För att bäst beskriva vad MR är, kan man föreställa sig AR i en VR-enhet,

alltså ett HMD med inbyggda kameror, 6DOF, spårningssystem och en transparent eller

videobaserad display. Detta beskrivs mer i detalj i (X. Wang & P. S. Dunston, 2008)

Figur 6. Virtuella tillstånd inom mixed reality

Enligt (A. Almagor, 2016) finns det en stark koppling mellan AEC-industrin och utveckling

av MR då teknologin riktar sig mot att effektivisera arbetsflöden i samband med design,

konstruktion och drift. Något som betonas i artikeln är även förbättrad samordning då

teknologin tillåter att 3D-innehåll visualiseras i flera enheter samtidigt, något som kan bidra

till bättre kommunikation och insikt gällande modellen.

18


Figur 7. Mixed reality kan erbjuda visualisering av en modell i flera enheter samtidigt.

3.1.3.2 Utveckling

MR som ett koncept, är under ständig utveckling där företag som Microsoft samarbetar med

Trimble för att utveckla en MR-enhet som de kallar för Microsoft Hololens. Denna enhet

består av en transparent display som låter användaren se sin verkliga omgivning samtidigt

som datorgenererat innehåll illustreras. Det finns en stor potential i hur Hololens kan

användas i samband med tillverkning och montage av stålhallar. Det bör poängteras att

Hololens är fortfarande en prototyp och kommer att genomgå en del förändringar innan den

släpps som en färdig produkt. (A. Almagor, 2016)

3.1.4 Produkter Oculus Rift och HTC Vive - VR headset används med en handkontroll, behöver vara

kopplad till PC för att fungera.

Sony PlayStation VR Ett VR headset som kopplas till playstation, ej trådlös.

Samsung Gear VR, Google Daydream View Mobil VR, använder mobiltelefoner som sätts in detta headset.

Googles Project Glass En display i form av ett par glasögon som använder AR-tekniknologi.

Microsoft Hololens Ett par glasögon med MR- teknik som är kompatibelt med Windows 10

19


3.2 Intervju I denna del kommer intervjumaterialet att presenteras. Då kandidaterna erbjöds anonymitet

kommer inte materialet att presenteras ordagrant, utan skrivas om med bibehållen mening av

det som sas. Kandidaterna som valdes för intervju är projektör/konstruktör, verkstadschef

samt montör internt från Northpower Stålhallar AB. Andra medverkande kandidater är

utvecklingschef från Wec 360°, projektledaren för visualiseringsstudion VIC på KTH,

utvecklingsingenjör för GPS/GNSS-system hos lantmäteriet samt universitetslektor för

geodesi och satellitposition på KTH. Intervjuer genomförda med personal från Northpower

Stålhallar AB kommer att användas för analys för att koppla samman arbetsprocesserna på

företaget med förslag på hur VV kan användas.

Intervjuer med kandidaterna som inte är kopplade till Northpower Stålhallar AB, behandlar

områden som indirekt kopplas till olika problemområden hos användning av VV. Därför

kommer de inte att presenteras i formen av löpande text utan integreras i ett senare skede av

rapporten.

3.2.1 Projektering och produktion I samband med projektering, använder Northpower 3D-modeller med 2D-ritningar

integrerade i dessa. All modellering genomförs med hjälp av Sketchup, ett program som

används inte enbart av projektörer och konstruktörer utan även verkstadspersonalen i samband

med produktion av stålkomponenter i företagets egen fabrik. Stort fokus ligger på användning

av 3D-modeller med 2D-handlingar hos Northpower Stålhallar AB då det anses att 3D-

modellerna presenterar informationen på ett tydligare sätt.

Figur 8. 3D-modell för en stålpelare som Northpower Stålhallar AB tillverkar.

20


Figur 9. 3D-modell av en balkände.

Efter att projekteringsarbetet är färdigställt inkallas verkstadschefen till ett projektmöte. Där

all information om projektet presenteras och viktiga moment som gäller vid produktionen av

stålet, som ska tillverkas, gås igenom. Som tidigare nämnts, används Sketchup inte enbart av

projektörer utan även av verkstadspersonal. Detta innebär att svetsare, med hjälp av datorer

lokaliserade i verkstaden, utgår direkt från 3D-modeller när de ska svetsa och kapa balkar och

pelare.

Verkstaden består av fem arbetsstationer där stålkomponenterna tillverkas. Där står även tre

datorer som används av personalen för att ta ut mått direkt från 3D-modellen i Sketchup.

Detta tillvägagångssätt förutsätter att svetsare är noga med att läsa av alla mått från 3D-

modellen korrekt för att undvika avvikelser mellan den projekterade byggdelen och den

färdiga produkten.

Innan de producerade stålkomponenter kan gå vidare till montage måste de kontrolleras.

Kontrollerna sker i två skeden, först av den verkstadsansvariga som kontrollerar att alla

svetsningar ser bra ut, att alla a-mått och kapningar stämmer överens med projekthandlingarna.

Slutgiltiga kontrollen utförs av en certifierad kontrollant. Med denna kontroll säkerställs det

att feltillverkade komponenter inte går vidare till montageskedet då det skulle innebära

betydande tids- och konstnadsförluster.

21


Figur 10. Verkstaden på Northpower Stålhallar AB där all tillverkning sker.

Figur 11. Arbetsstation där stålkomponenter tillverkas.

22


Ett stort ansvar ligger på svetsare, att de följer anvisningar från projekthandlingarna och att

alla komponenter ryms inom de bestämda måttoleranserna. Dock kan det förekomma att

måtten inte stämmer överens de som framgår i projekthandlingarna. Till exempel kan det

hända att fästplattor svetsas fast på fel sida av pelaren eller att vissa balkars dimensioner inte

stämmer överens med de längder som de ska ha.

Vid montaget kan fel förekomma på grund av att defekta eller feltillverkade delar lämnar

fabriken. När felet identifieras, blir verkstadschefen kallad till montaget. Om balkens

specifikationer inte ligger inom förbestämda måttolerranserna, måste ny balk beställs och

tillverkas igen.

3.2.2 Montage Arbeten med montage har vissa förutsättningar för att effektivt drivas på. En av

förutsättningarna är att stomkomponenterna ska vara korrekt tillverkade, alltså att de ska

stämma överens med ritningarna. Den andra förutsättningen är att k-handlingarna som

montörerna utgår ifrån inte ska innehålla några fel, detta för att montagearbetet ska vara så

enkelt som möjligt.

Intervjun hölls med en av montörerna på Northpower Stålhallar AB. Frågorna hade fokus på

hur montörerna jobbar på bygget och vilka moment i montaget som skulle kunna utföras mer

effektivt med hjälp av MR. Det kom fram att även montörerna använder 3D-modeller som de

läser av med hjälp av en bärbar dator. Man kan konstatera att arbetsflödet, eftersom det är så

centrerat runt arbetarnas förmåga att effektivt avläsa information, är väldigt likt

tillverkningsprocessen i verkstaden.

När montagearbetet inleds, börjar man alltid med att montera upp stommen på den förgjutna

plattan. Där används utsättningsritningar som består av namnsatta pelare och deras placering.

Montörer behöver då identifiera vilka byggdelar som ska monteras och var, där används det

sällan datorer utan man utgår ifrån utskrivna 2D-ritningar.

Arbetet blir mer invecklat när fokus ligger på små detaljer så som urkapningar för dörrar och

fönster, portomfattningar och fasadstege bland annat. Det är dessa arbeten som kräver en hög

måttnoggrannhet. För att personalen ska uppnå denna precision krävs det att de kollar upp

vilka mått det är som gäller för respektive arbetsuppgift och det är där de använder datorer för

att läsa av 3D-modeller för att ta reda på den informationen.

3.2.3 Utveckling Tekniken i samband med VV är väldig ny för byggbranschen, just nu har det använts mest

inom arkitekturen, men det har potentialen till att användas genom hela byggprocessen. För

andra branscher, framför allt inom industri, har det också stor potential för förbättring och

effektivisering av arbetsprocesser och kan bli teknologiskt revolutionerande inom en snart

framtid. Utvecklingschef (intervju, 21-12-2016) från Wec 360° säger:

Jag tror att om några år så kommer den här tekniken att vara involverade i hela processen. Nuförtiden har byggbranschen standardiserats och

23


effektiviserat byggproduktion väldigt mycket, det är likt LEGO-byggen. När man är ut på byggarbetsplatsen dock, används fortfarande 2D-ritningar och man tar reda på vart byggmaterialet ska stå. I sådana fall kan de använda t.ex Microsoft Hololens som med MR tekniken visar vart allting kommer att stå på plats samtidigt som arbetare placerar den på platsen. Efter några år tror jag att det kommer att vara involverade i hela byggprocessen.

24


4 Analys

Nedan följer en resultatanalys som knyter samman litteraturstudien och intervjustudien.

Tanken är att utifrån arbetsprocessen på Northpower Stålhallar AB, hitta en lösning på hur

man skulle kunna ta hjälp av VV för att effektivisera arbetet.

4.1 Tillverkning/Kvalitetskontroll Utifrån intervjuerna med Northpower Stålhallar AB vet man att verkstadsarbetare har tre

datorer som befinner sig i verkstaden till sitt förfogande. Under tillverkning av

stålkomponenter används dessa datorer till att läsa av 3D-modeller på sådant sätt som avbryter

arbetsflödet. Detta avbrott kan resultera i att viktig information som svetsare utgår ifrån vid

tillverkning lätt kan glömmas bort. Detta har en stor påverkan på svetsarnas förmåga att

tillverka rätt komponenter som ligger inom tillfredsställande toleransnivåer. Om det upptäcks

under montaget att vissa komponenter inte stämmer överens med projekthandlingarna kan det

påverka arbetsflödet då nya justeringsarbeten tillkommer. Stål är dyrt i Sverige och

leveranstider kan bidra till en försening i produktionsskedet.

Man kan konstatera att när verkstadsarbetaren lämnar sin arbetsstation för att kolla upp

tillverkningsinformationen, finns det riskt för att fel uppkommer på grund av den mänskliga

faktorn. För att minska risken för slarv vid tillverkning behöver arbetsflödet justeras. Detta

kan ske på ett enkelt sätt genom att låta arbetarna använda handhållna displayer eller installera

projektorer på lämpliga platser för att tillåta arbetaren att behålla fokus på tillverkning.

I detta avsnittet kommer två stycken koncept att presenteras för att ge förslag på hur man kan

förbättra nuvarande arbetssätt med hjälp av virtuell verklighet. Dessa förslag kan bidra till att

eliminera vanligt förekommande fel som har en direkt inverkan på tid och kostnad.

4.1.1 Förstärkt verklighet Det första konceptet handlar om hur man kan använda AR-enheter som kan vara både

handhållna displayer och glasögon. Tanken är att, vid behov, ska man utan att behöva lämna

sin arbetsplats kunna ta fram sin AR-enhet för att få information om stål-komponenternas

specifikationer. Med hjälp av AR-enheten kan man visualisera 3D-modeller av balkar eller

pelare parallellt med tillverkning av samma komponenter.

25


Figur 12. Augmented reality i en mobiltelefon

Den nya arbetsprocessen med AR-enheter är också relativt enkel att installera. Med

hänvisning till intervjuanalysen vet man att verkstaden har fem arbetsstationer. En

arbetsstation består av två parallella stöd som används som upplag för stålet. Man kan

komplettera dessa stöd med en yta som kommer att användas som en visualiseringsyta för 3D-

modellerna. Denna yta ska förses med längsgående markörer. När dessa markörer identifieras

av AR-enhetens kamera kommer 3D-modeller direkt att visualiseras i displayen. Genom att ha

direkt tillgång till 3D-modellen kan svetsaren arbeta med stålet utan att behöva göra några

avbrott i arbetet. Man kan välja att visualisera hela modellen av stål-komponenten eller bara

avgränsa till nyckelområden som till exempel bottenplatta för en pelare. Man kan även ha

olika skalor på modellen, upp till 1:1.

Figur 13. Två balkar som ligger på uppläggen vid en arbetsstation. Som tidigare nämnts är fördelen med att använda AR på detta sätt att arbetaren inte behöver

göra större avbrott i tillverkningsprocessen för att ta reda på information om den

komponenten som det arbetas på. Det blir även lättare för personalen att kontinuerligt ta reda

26


på mått vid minsta osäkerhet vilket eliminerar felproduktion som beror på bortglömd

information.

4.1.2 Mixed Reality Det andra konceptet är att istället för att använda AR, kan man använda MR. Microsoft

Hololens är ett bra exempel på hårdvara som skulle kunna lämpa sig i detta sammanhang.

Figur 14. Illustrationsbild för Microsoft Hololens

Microsoft Hololens är ett par smarta glasögon med transparenta glas. Tanken är att när man

tar på sig dessa glasögon ska man kunna se tillverkningsritningar och 3D-modeller samtidigt

som man jobbar i och med att glaset är genomskinligt. Liksom stationära datorer, använder

Hololens Windows 10 vilket erbjuder kompatibilitet med olika program som redan används i

verkstadsdatorerna idag. Hololens erbjuder även interaktionsmöjligheter. Med hjälp av simpla

handrörelser kan användaren bläddra igenom olika tillverkningsritningar eller interagera med

3D-modellen så som det görs idag. Man kan även förstora, förminska eller vrida på 3D-

modellen för att tydligare se alla mått och detaljer.

Det finns dock nackdelar med Hololens då verkstadsmiljön kan vara väldigt påfrestande på

hårdvaran. Dessa glasögon är inte utförmade för industriella miljöer vilket innebär att

glasögonen lätt kan gå sönder om de inte hanteras varsamt. Det kan även vara omständigt att

använda glasögonen i kombination med skyddsutrustning som arbetarna måste ha, till

exempel hjälm eller skyddsglasögon.

Användning av Hololens medför samma fördelar som vid användning av AR. Det vill säga att

man slipper lämna sin arbetsplats för att kolla upp viktiga mått som tillverkningen baseras på.

4.2 Montage

27


Med hänvisning till intervjuanalys i montaget vet vi att montörer också använder 3D ritningar

på byggarbetsplatsen som visualiseras med hjälp av en bärbar dator. Särskilt vid montage

av mindre detaljer, t.ex fönster eller dörr urkapning, där använder man mest 3D-ritningar för

att läsa ut information såsom kapnings-mått, vilket sätter kravet på en viss grad av

måttnoggrannhet. Man kan säga att arbetsflödet i montaget är det samma som vid

tillverkning/kvalitetskontroll. Baserat på detta arbetssätt, kan samma typer av fel som uppstår

vid tidigare skeden även förekomma vid montaget.

Microsoft Hololens kan också användas under montage-skedet. Som det poängterades i

avsnittet innan, kan det vara väldigt flexibelt för arbetare att använda glasögonen då de

möjliggör konstant visualisering av 3D-modeller eller ritningar. Det är även bra att man har

möjlighet till att interagera med modellerna för att förtydliga informationen som visualiseras.

När montagearbetet inleds, börjar man med utsättning av pelare där utsättningsritningar

används. Dessa ritningar kan lätt visualiseras i Hololens vilket skulle förenkla identifieringen

av stålet och den position som det ska monteras på. I samband med mer krävande arbeten som

kräver stor fokus på mått kan montören ha ritningen framför sig hela tiden samtidigt som den

jobbar med till exempel fönsterurkapningar. Friheten att hela tiden kunna validera sitt arbete

med ritningar och 3D-modeller kan ha en stor inverkan på montörernas arbetsflöde.

28


5 Diskussion

Virtuell verklighet har mycket bra förutsättningar för att slå igenom i olika branscher. För att

undersöka hur stor nytta denna teknologi kan medföra måste man först och främst identifiera

vilka områden som bör förbättras.

För att besvara frågan, om det går att använda virtuell verklighet i samband med montage av

stålhallar samt tillverkning av stålkomponenter, finns det många faktorer som måste tas

hänsyn till. Det har konstaterats att det finns ett mycket stort utrymme för utveckling av

teknologin, vilket innebär att idag fungerar den bristfälligt. Om man bortser från alla brister

kan man definitivt se hur en dator i form av ett par glasögon kan optimera arbetsprocesser

inom montage. Från intervjumaterialet upptäckte vi att de svåraste momenten inom montage

är de som kräver hög precision. Till exempel när man gör urkapning för fönster i

prefabricerade fasadelement måste man först och främst märka ut var urkapningen måste

göras. I ett sådant arbete kan man tänka sig att ett par glasögon som Microsofts Hololens

skulle kunna vara ett mycket hjälpsamt verktyg. Om man antar att positioneringstekniken

fungerar tillfredställande skulle Hololens kunna vara kapabelt till att först beräkna den

aktuella positionen i det verkliga rummet. Glasögonen ska då kunna omvandla och lägga in

dessa koordinater i en virtuell miljö där man har en 3D-modell för byggnaden som man jobbar

på. Utifrån de virtuella koordinaterna, ska urkapningen med alla aktuella mått visualiseras när

glasögonen är riktade mot den position på fasadelementet där fönstret är placerat. Detta skulle

innebära en stor förbättring i montörens arbetsflöde. Personen skulle ha möjlighet till att

arbeta kontinuerligt och aldrig behöva släppa sina verktyg för att titta på ritningar.

I samband med utsättningsarbetet av pelare, kan man också spekulera om möjlig användning

av MR-glasögon. Där skulle man kunna använda glasögonen för att visualisera den färdiga

stommen. Den visuella informationen skulle även kunna kopplas till montörernas tidsplan för

att hela tiden påminna dem om montageskedets förlopp. För att detta ska fungera, utöver mer

avancerat positioneringssystem, krävs ett renderingssystem som klarar av att rendera större

och mer detaljerade 3D-modeller än vad som kan uppnås idag.

Om det skulle uppstå ett fel vid montaget som kräver en justering av byggdelarna, kan man

också tänka sig att MR-glasögon kan vara ett bra verktyg. För att rapportera felet och hitta en

lämplig åtgärd kan en montör som befinner sig på byggarbetsplatsen och en konstruktör som

sitter i sitt kontor lätt ha en dialog om det aktuella felet. Tanken är att båda ska bära

glasögonen som är kopplade till varandra. De är kopplade på sådant sätt som möjliggör

visualisering av samma information där gester används för att navigera fram i 3D-modellen.

Ett sådant sätt att använda MR-glasögon på skulle möjliggöra en mycket effektiv samordning

av montagearbetet.

Som tidigare beskrevs, ska den virtuella miljön sammanfogas med den riktiga med hjälp av

positioneringssystemet som har mycket högre precision än vad som kan uppnås idag. Då den

tekniska förutsättningen inte kan uppfyllas med dagens teknologi måste kompromisser göras.

Dessa kompromisser påverkar omfattningen av integration av verklig miljö och virtuell miljö.

Med detta i åtanke, kan man konstatera att Hololens skulle kunna användas idag på montaget,

29


dock med mycket mer begränsad funktionalitet. Med hänvisning till tidigare avsnitt finns

möjligheten idag att visualisera både 2D- och 3D-information i den transparenta displayen i

form av svävande fönster som alltid behåller sin position oavsett glasögonens riktning.

Det finns en viktig fråga kring användning av MR med dagens teknik i samband med

montagearbeten. Hur stor nytta skulle tekniken medföra och är den värd att investera i så som

det ser ut idag? För att besvara denna fråga så korrekt som möjligt måste personalen som

jobbar inom montage få prova teknologin. Man måste identifiera individuella

användningsupplevelser, om tekniken faktiskt bidrar till en mer effektiv arbetsgång eller om

det bara blir ännu ett verktyg som finns tillgängligt för montörer att använda. Personligen, ser

vi ett starkt behov av vidareutveckling av MR för att den ska vara värd att investera i. Vi anser

det inte vara värt att använda Hololens på montaget med hänvisning till förslaget som lades

fram. Detta på grund av förhållandet mellan den begränsade funktionaliteten och priset på

hårdvaran. Det finns andra, mer pålitliga och framför all billigare sätt för en montör att kunna

ha 2D- och 3D-handlingarna mer lättillgängliga, till exempel handhållna displayer och

surfplattor.

Det är som regel lättare att implementera en ny teknologi i en kontrollerad miljö. Verkstaden

på Northpower Stålhallar AB betraktas som väldigt bra miljö för att prova nya verktyg som

AR eller MR. Som det skrevs i tidigare avsnitt finns det flera sätt att förbättra svetsarnas

arbetsflöde med mål att effektivisera tillverkningsprocessen och minska risk för att

misstolkningar och slarv inte ska återspeglas på montage. Med hjälp av virtuell verklighet,

antingen i form av AR eller MR, går det att undvika användning av datorer i verkstaden. Att

svetsare har möjlighet att utgå ifrån 3D-modeller är mycket bra, då de verkligen får se hur

slutprodukten ska bli. Det som är mindre bra är faktumet att de måste släppa sina verktyg mitt

i arbetet för att kolla vad nästa steg i tillverkningen är. Detta avbrott ser vi som källan till att

slarvfel uppstår.

Förslaget på hur man kan använda AR i samband med tillverkning syftar till att eliminera alla

fel som orsakas på grund av nedsatt uppfattning av produkten som tillverkas. Systemet är

väldigt portabelt och lätt att använda samtidigt som det tillåter svetsaren att arbeta

kontinuerligt. För att få det att fungera krävs en viss anpassning av arbetsstationen och det

finns flera sätt på hur man kan göra detta. Metoden som vi presenterade riktar sig mot att

visualisera fullskaliga 3D-modeller eller delar av dem vid sidan om stålet som det arbetas på.

Man kan välja mellan AR-enheter i form av glasögon eller en bärbar display där båda har för

och nackdelar.

Arbetsmiljön i verkstaden är väldigt krävande och sätter vissa krav på AR-enhetens robusthet.

Då hårdvaran är relativt dyr kräver den en varsam hantering med tydliga anvisningar på hur

och när den ska användas. Det kan även vara ett hinder för användning för annan

skyddsutrustning vilket även gäller för arbeten inom montage.

Man kan konstatera att användning av virtuell verklighet kan funka i samband tillverkning där

den medför vissa förbättringar i arbetsflödet. Det måste understrykas att tekniken är långt

ifrån sin slutgiltiga form och är under ständig utveckling vilket leder till nästa fråga: är det

värt att investera i den nu och finns det andra användningsområden? Här måste det påpekas att

virtuell verklighet i form av MR kan ha väldigt stora fördelar inom framför allt montage.

Detta är dock en framtidsvision då tekniken inte är tillräckligt utvecklad för att leva upp till

sin fulla potential. Om man vill undersöka om virtuell verklighet har en nytta idag

rekommenderar vi att man fokuserar på MR. Denna form av virtuell verklighet har den största

potentialen att infiltrera byggbranschen på produktionssidan. Det är även bra att börja

30


använda teknologin i den kontrollerade miljön för att senare användas på montaget då

principerna på hur det kan användas idag och hur det kan användas i framtiden är väldigt lika.

6 Slutsats

Frågan är inte om, utan när virtuell verklighet kommer att slå igenom i byggbranschen. Som

det ser ut idag finns det ett stort utrymme för teknologin inom branschen där det redan

används till en viss del inom projektering och försäljning. För att teknologin ska leva upp till

sin potential måste ett antal funktioner förbättras, framför allt positionsbestämning. Detta är

en förutsättning för att på ett effektivt sätt ta hjälp av virtuell verklighet inom produktion och

tillverkning där mm-precision gäller i alla omständigheter.

I detta arbete låg ett stort fokus på arbetsprocesser på Northpower Stålhallar AB. Vi

identifierade vissa moment i arbetsflödet där man redan idag kan ta hjälp av virtuell

verklighet för att förbättra arbetsförhållanden för de anställda och minimera risken för

tillverkningsfel av stålkomponenter.

Svaret på frågan om det går att använda virtuell verklighet inom montage och produktion är

inte så konkret som man hade önskat. I detta arbete har det presenterats förslag på hur arbetare

kan ta hjälp av AR- eller MR-enheter. Problemet är att teknologin fortfarande är under

utveckling där förbättrade funktioner söks ständigt. Vi anser att det krävs en viss grad av

mognad hos teknologin för att den ska vara värd att investera i, något som inte riktigt finns

idag. Det är inte bara viktigt att tekniken funkar bättre än vad den gör idag utan även att den

ska integreras på ett bra sätt med arbetarnas skyddsutrustning.

Microsoft Hololens är en revolutionerande enhet som har tagit Mixed reality till en helt ny

nivå mot vad som tidigare varit fascinerande med Augmented reality. Dock är enheten

fortfarande en prototyp som har en bit att gå för att nå rampljuset. För att tekniken ska

utvecklas mot byggbranschen krävs det ett bra samarbete mellan de som utvecklar den och de

som eventuellt kommer att använda den. Det är en av de viktigaste uppgifterna hos de som

vill utveckla en attraktiv produkt som ska vara robust, pålitlig och flexibel.

31


7 Referenser

Almagor, A. 2016, Mixed reality for the AEC industry [Online]

Availiable at: http://mep.trimble.com/extensions/articles/mixed-reality-for-aec-industry

Azuma, R. T., 1997. A Survey of Augmented Reality. Presence: Teleoperators and Virtual

Environments 6, Volym 4, pp. 355-385.

B. Lang, Road to VR, 2013, Introduction to positional tracking and degrees of freedom

[Online]

Available at: http://www.roadtovr.com/introduction-positional-tracking-degrees-freedom-dof/

Bondrea, I. & Petruse R. E., 2013. Augmented Reality - An Improvement For Computer

Integrated Manufacturing. Advanced Materials Research, Volym 628, E-ISSN: 1662-8985, pp.

330-336.

Byggindustrin. Digitalisering är inte längre ett sidospår [Online]

Available at: http://byggindustrin.se/blogg/digitalisering-ar-inte-langre-ett-sidospar-23596#

Choika, 2015, What is Motion-To-Photon latency? [Online]

Avaliable at: http://www.chioka.in/what-is-motion-to-photon-latency/

Constructech, 2012. Augmented Reality in Construction. [Online]

Available at: http://www.constructech.com/news/articles/article.aspx?article_id=9231.

D. Allen, 2016. The Fundamental of User Experience In Virtual Reality [Online]

Available at: http://www.blockinterval.com/project-updates/2015/10/15/user-experience-in-

virtual-reality

Forbes. How Virtual Reality Will Impact Businesses In The Next Five Years [Online]

Available at: http://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2016/07/22/how-virtual-reality-

will-impact-businesses-in-the-next-five-years/#ec391a025083

G. Klein, 2006. Visual Tracking for Augmneted Reality. University of Cambridge,

Department of Engineering

Henrysson, A., 2007. Bringing Augmented Reality to Mobile Phones, Norrköping:

Department of Science and Technology Linköpings universitet.

L.Nohrstedt, 2016, Ny Teknik, NCC och Skanska kör med virtual reality vid byggen [Online]

Available at:

http://www.nyteknik.se/nyheter/ncc-och-skanska-kor-med-virtual-reality-vid-byggen-

6394334

NCC, 2008–2017, Vad är VDC? [Online]

Available at: https://www.ncc.se/vart-erbjudande/kunderbjudande/digitalt-byggande/vdc-och-

vr/vad-ar-vdc/

NCC. Digitalt Byggande [Online]

http://mep.trimble.com/extensions/articles/mixed-reality-for-aec-industry

http://www.roadtovr.com/introduction-positional-tracking-degrees-freedom-dof/

http://byggindustrin.se/blogg/digitalisering-ar-inte-langre-ett-sidospar-23596

http://www.chioka.in/what-is-motion-to-photon-latency/

http://www.constructech.com/news/articles/article.aspx?article_id=9231.

http://www.blockinterval.com/project-updates/2015/10/15/user-experience-in-virtual-reality

http://www.blockinterval.com/project-updates/2015/10/15/user-experience-in-virtual-reality

http://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2016/07/22/how-virtual-reality-will-impact-businesses-in-the-next-five-years/#ec391a025083

http://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2016/07/22/how-virtual-reality-will-impact-businesses-in-the-next-five-years/#ec391a025083

http://www.nyteknik.se/nyheter/ncc-och-skanska-kor-med-virtual-reality-vid-byggen-6394334

http://www.nyteknik.se/nyheter/ncc-och-skanska-kor-med-virtual-reality-vid-byggen-6394334

https://www.ncc.se/vart-erbjudande/kunderbjudande/digitalt-byggande/vdc-och-vr/vad-ar-vdc/

https://www.ncc.se/vart-erbjudande/kunderbjudande/digitalt-byggande/vdc-och-vr/vad-ar-vdc/

32


Available at: https://www.ncc.se/vart-erbjudande/kunderbjudande/digitalt-byggande/

Olwal, A., 2009. An Introduction to Augmented Reality, Stockholm: KTH.

OpenBIM, 2010. Introduktion till BIM. [Online]

Available at:

http://www.openbim.se/documents/OpenBIM/Malm%C3%B6_Maj_2010/Introduktion_till_B

IM.pdf

Road to VR, 2014, Overview of positional tracking technologies for virtual reality [Online]

Available at: http://www.roadtovr.com/overview-of-positional-tracking-technologies-virtual-

reality/

Shin, D. H. & Dunston, P. S., 2010. Technology development needs for advancing

Augmented Realitybased inspection. Automation in Construction, Volym 19, pp. 169-182.

Siltanen, S., 2012. Theory and applications of marker-based augmented reality, Espoo: VTT.

SUTHERLAND, I. E. The ultimate display. In Proceedings of IFIP Congress (New York City,

NY, May 1965), vol. 2, pp. 506–508

T. Mazuryk & M. Gervautz, 1996. Virtual Reality, history of VR, applications of VR,

technology of VR, future of VR. Institute of Computer Graphics and Algorithms, Vienna

University of Technology

Understanding Virtual Reality: Interface, Application, and Design William T. Sherman, Alan

B. Craig

Virtual Reality Society, 2016, What is Virtual Reality? [Online]

Available at: http://www.vrs.org.uk/virtual-reality/what-is-virtual-reality.html

VR Geeks, 2016, Det här är VR - Virtual Reality [Online]

Avaliable at: http://vrgeeks.se/det-har-ar-vr-virtual-reality/

Wang, X., 2006. Using Augmented Reality to Plan Virtual Construction Worksite, Sydney

NSW: Advanced Robotic Systems International.

Weidenhausen, J., Knoepfle, C. & Stricker, D., 2003. Lessons learned on the way to industrial

augmented reality applications, a retrospective on ARVIKA. Computers & Graphics, Volym

27, pp. 887-891.

XinReality, 2016, Tracking Volume [Online]

Available at: https://xinreality.com/wiki/Tracking_volume

Xu, K., Chia, K. W. & Cheok, A. D., 2007. Real-time camera tracking for marker-less and

unprepared augmented reality environments. Image and Vision Computing, 2 augusti, pp.

673-689.

X. Wang & P. S. Dunston, 2008, A User-centered taxonomy for specifying mixed reality

systems for AEC industry, The University of New South Wales, Australia

https://www.ncc.se/vart-erbjudande/kunderbjudande/digitalt-byggande/

http://www.openbim.se/documents/OpenBIM/Malmö_Maj_2010/Introduktion_till_BIM.pdf

http://www.openbim.se/documents/OpenBIM/Malmö_Maj_2010/Introduktion_till_BIM.pdf

http://www.roadtovr.com/overview-of-positional-tracking-technologies-virtual-reality/

http://www.roadtovr.com/overview-of-positional-tracking-technologies-virtual-reality/

http://www.vrs.org.uk/virtual-reality/what-is-virtual-reality.html

http://vrgeeks.se/det-har-ar-vr-virtual-reality/

https://xinreality.com/wiki/Tracking_volume

33


Figurreferenser: Figur 1: Olika koordinater och orienteringsvinklar för 6DOF

avaliable at: https://www.qualcomm.com/news/onq/2016/08/11/device-motion-tracking-

immersive-vr-freedom-wires

Figur 2: Markörspårning med hjälp av kamera och markören

avaliable at: http://www.vtt.fi/inf/pdf/science/2012/S3.pdf

Figur 3: 3D - modell i en AR-enhet

avaliable at: http://www.architectmagazine.com/technology/products/three-augmented-and-

virtual-reality-apps-for-design-and-construction_o

Figur 4: Optiskt transparent displayer


Figur 5: Videobaserade displayer


Figur 6: Virtuella tillstånd inom mixed reality

available at: https://cumincad.architexturez.net/system/files/pdf/ijac20097207.pdf

Figur 7: Visualiseringsbild som man ser genom en smart glasögon med teknik mixed reality

avaliable at: https://ispr.info/2012/07/02/canons-mixed-reality-system-allows-virtual-

prototypes-to-replace-physical-ones/

Figur 8: 3D-modell för en stålpelare som Northpower Stålhallar AB använder. (från

Northpower Stålhallar AB)

Figur 9: 3D-modellen av en balks änd. (från Northpower Stålhallar AB)

Figur 10: En bild över verkstad i Northpower Stålhallar AB. (egna bild)

Figur 11: En bild över arbetsstation som med två stöd. (egna bild)

Figur 12: Augmented reality i en mobiltelefon

avaliable at: http://www.tiseno.com/function-mobile-application-technologies-augmented-

reality.html

Figur 13: Två balkar som ligger på arbetsstationen och redo för tillverkning. (egna bild)

Figur 14: Illustrationsbild för Microsoft Hololens

avaliable at: http://techliveinfo.com/wp-content/uploads/2015/05/Microsoft-HoloLens-

Device-with-Windows-10.jpg

https://www.qualcomm.com/news/onq/2016/08/11/device-motion-tracking-immersive-vr-freedom-wires

https://www.qualcomm.com/news/onq/2016/08/11/device-motion-tracking-immersive-vr-freedom-wires

http://www.vtt.fi/inf/pdf/science/2012/S3.pdf

http://www.architectmagazine.com/technology/products/three-augmented-and-virtual-reality-apps-for-design-and-construction_o

http://www.architectmagazine.com/technology/products/three-augmented-and-virtual-reality-apps-for-design-and-construction_o

https://cumincad.architexturez.net/system/files/pdf/ijac20097207.pdf

https://ispr.info/2012/07/02/canons-mixed-reality-system-allows-virtual-prototypes-to-replace-physical-ones/

https://ispr.info/2012/07/02/canons-mixed-reality-system-allows-virtual-prototypes-to-replace-physical-ones/

http://www.tiseno.com/function-mobile-application-technologies-augmented-reality.html

http://www.tiseno.com/function-mobile-application-technologies-augmented-reality.html

http://techliveinfo.com/wp-content/uploads/2015/05/Microsoft-HoloLens-Device-with-Windows-10.jpg

http://techliveinfo.com/wp-content/uploads/2015/05/Microsoft-HoloLens-Device-with-Windows-10.jpg

34


Intervjukandidater:

Dan Jonsson, Ägare & Projektledare & Konstruktör, Northpower Stålhallar AB (Intervju, 14

dec 2016)

Ibrahim Ustun, Verkstadschef, Northpower Stålhallar AB (Intervju, 14 dec 2016)

Per Hjaldahl, Utvecklingschef, Wec 360° (Intervju, 21 dec 2016)

Oskar Hermansson, Montör, Northpower Stålhallar AB (Intervju, 23 dec 2016)

Stefan Öberg, Lantmäteriet (Skype möte, 19 Jan 2017)

Milan Horemuz, Universitetslektor i Geodesi o Satellitposition, KTH (Intervju, 23 Jan 2017)

Björn Thuresson, Project manager VIC Studio, KTH (Intervju, 23 Jan 2017)

35


användning av virtuell verklighet inom...

Documents