Process monitoring and optimization based on digital twin and virtual reality

Over the last decades, the digitalization of manufacturing processes and manufacturing systems has enabled engineers to collect data regarding machining operation. Based on the utilization of such data, in conjunction with the development of suitable frameworks, for data acquisition, data fusion, an...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Πετρούλιας, Σταμάτιος
Άλλοι συγγραφείς: Petroulias, Stamatios
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2023
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://hdl.handle.net/10889/24850
id nemertes-10889-24850
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Industry 4.0
Mixed reality
Βιομηχανική Επανάσταση 4.0
Μικτή πραγματικότητα
spellingShingle Industry 4.0
Mixed reality
Βιομηχανική Επανάσταση 4.0
Μικτή πραγματικότητα
Πετρούλιας, Σταμάτιος
Process monitoring and optimization based on digital twin and virtual reality
description Over the last decades, the digitalization of manufacturing processes and manufacturing systems has enabled engineers to collect data regarding machining operation. Based on the utilization of such data, in conjunction with the development of suitable frameworks, for data acquisition, data fusion, and data processing, it has become feasible to acquire a data-based estimation of the machine and the process status. By extension, the utilization of the datasets derived from the monitoring lay has involved the foundation for controlling the machine operation and the machining process execution parameters, to the engineers. Further to that, process monitoring based on the implementation of sensing systems can facilitate the control of ultra-precision machining. Therefore, the conventional manufacturing paradigm is transforming into the so-called Digital Manufacturing. It is stressed that this transformation is highly driven by the ongoing developments of Industry 4.0. In addition to that, cutting-edge digital technologies, such as Extended Reality (XR) (Augmented Reality – AR, Mixed Reality – MR, Virtual Reality – VR) are constantly being integrated into modern manufacturing systems, to visualize processes, gain access to data, and optimize processes. The technology of Digital Twin gains more and more space in the industrial domain, as it enables a digital interface between the user and the digital representation of the machine. As a result, time and costs are minimized basically during the maintenance and production phases. So, the scope of this thesis is the design and development of a digital desktop manufacturing cell consisting of a 3D Printer and a Robot, in Unity Game Engine. As for the monitoring, Virtual Reality Oculus Rift headset will be utilized. Through the integration of the aforementioned state of the art technologies, and the use of simulation, training courses and improvements on the manufacturing plant can be performed.
author2 Petroulias, Stamatios
author_facet Petroulias, Stamatios
Πετρούλιας, Σταμάτιος
author Πετρούλιας, Σταμάτιος
author_sort Πετρούλιας, Σταμάτιος
title Process monitoring and optimization based on digital twin and virtual reality
title_short Process monitoring and optimization based on digital twin and virtual reality
title_full Process monitoring and optimization based on digital twin and virtual reality
title_fullStr Process monitoring and optimization based on digital twin and virtual reality
title_full_unstemmed Process monitoring and optimization based on digital twin and virtual reality
title_sort process monitoring and optimization based on digital twin and virtual reality
publishDate 2023
url https://hdl.handle.net/10889/24850
work_keys_str_mv AT petrouliasstamatios processmonitoringandoptimizationbasedondigitaltwinandvirtualreality
AT petrouliasstamatios parakolouthēsēkaibeltistopoiēsēmēchanologikōnkatergasiōnbasismenētēnchrēsētoupsēphiakoudidymoukaitēseikonikēspragmatikotētas
_version_ 1771297268463304704
spelling nemertes-10889-248502023-03-18T04:37:46Z Process monitoring and optimization based on digital twin and virtual reality Παρακολούθηση και βελτιστοποίηση μηχανολογικών κατεργασιών βασισμένη την χρήση του ψηφιακού διδύμου και της εικονικής πραγματικότητας Πετρούλιας, Σταμάτιος Petroulias, Stamatios Industry 4.0 Mixed reality Βιομηχανική Επανάσταση 4.0 Μικτή πραγματικότητα Over the last decades, the digitalization of manufacturing processes and manufacturing systems has enabled engineers to collect data regarding machining operation. Based on the utilization of such data, in conjunction with the development of suitable frameworks, for data acquisition, data fusion, and data processing, it has become feasible to acquire a data-based estimation of the machine and the process status. By extension, the utilization of the datasets derived from the monitoring lay has involved the foundation for controlling the machine operation and the machining process execution parameters, to the engineers. Further to that, process monitoring based on the implementation of sensing systems can facilitate the control of ultra-precision machining. Therefore, the conventional manufacturing paradigm is transforming into the so-called Digital Manufacturing. It is stressed that this transformation is highly driven by the ongoing developments of Industry 4.0. In addition to that, cutting-edge digital technologies, such as Extended Reality (XR) (Augmented Reality – AR, Mixed Reality – MR, Virtual Reality – VR) are constantly being integrated into modern manufacturing systems, to visualize processes, gain access to data, and optimize processes. The technology of Digital Twin gains more and more space in the industrial domain, as it enables a digital interface between the user and the digital representation of the machine. As a result, time and costs are minimized basically during the maintenance and production phases. So, the scope of this thesis is the design and development of a digital desktop manufacturing cell consisting of a 3D Printer and a Robot, in Unity Game Engine. As for the monitoring, Virtual Reality Oculus Rift headset will be utilized. Through the integration of the aforementioned state of the art technologies, and the use of simulation, training courses and improvements on the manufacturing plant can be performed. Τις τελευταίες δεκαετίες, η ψηφιοποίηση των κατασκευαστικών διαδικασιών και των συστημάτων παραγωγής επέτρεψε στους μηχανικούς να συλλέγουν δεδομένα σχετικά με τη λειτουργία της κατεργασίας. Με βάση την αξιοποίηση αυτών των δεδομένων, σε συνδυασμό με την ανάπτυξη κατάλληλων πλαισίων, για την απόκτηση, τη συγχώνευση και την επεξεργασία δεδομένων, έχει καταστεί εφικτή η πρόγνωση της κατάστασης μιας μηχανής ή μίας διεργασίας. Κατ' επέκταση, η αξιοποίηση των συνόλων δεδομένων που προέρχονται από τη διάταξη παρακολούθησης εμπεριέχει τα θεμέλια για τον έλεγχο της λειτουργίας της μηχανής και των παραμέτρων εκτέλεσης των διεργασιών της, στους μηχανικούς. Η παρακολούθηση της διεργασίας με βάση την εφαρμογή συστημάτων ανίχνευσης μπορεί να διευκολύνει τον έλεγχο της περαιτέρω. Ως εκ τούτου, το συμβατικό πρότυπο κατασκευής μετασχηματίζεται στη λεγόμενη ψηφιακή κατασκευή. Τονίζεται ότι ο μετασχηματισμός αυτός οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στις συνεχιζόμενες εξελίξεις της Τέταρτης Βιομηχανικής Επανάστασης. Επιπλέον, ψηφιακές τεχνολογίες αιχμής, όπως η διευρυμένη πραγματικότητα (Επαυξημένη Πραγματικότητα - AR, Μικτή Πραγματικότητα - MR, Εικονική Πραγματικότητα - VR) ενσωματώνονται συνεχώς στα σύγχρονα συστήματα παραγωγής, σε μια προσπάθεια οπτικοποίησης των διεργασιών, πρόσβασης σε δεδομένα και βελτιστοποίησης των διεργασιών. Η τεχνολογία του ψηφιακού δίδυμου κερδίζει όλο και περισσότερο χώρο στον βιομηχανικό τομέα, καθώς επιτρέπει μια ψηφιακή διεπαφή μεταξύ του χρήστη και της ψηφιακής αναπαράστασης της μηχανής. Ως αποτέλεσμα, ο χρόνος και το κόστος ελαχιστοποιούνται βασικά κατά τις φάσεις της συντήρησης και της παραγωγής. Έτσι, το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη μιας ψηφιακής μηχανολογικής εγκατάστασης, που θα αποτελείται από έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή και ένα ρομπότ. Όσον αφορά την οπτικοποίηση, θα χρησιμοποιηθούν γυαλιά εικονικής πραγματικότητας. Μέσω της ενσωμάτωσης των προαναφερθέντων σύγχρονων τεχνολογιών και της χρήσης προσομοίωσης, μπορούν να πραγματοποιηθούν διαδικασίες βελτίωσης της μηχανολογικής εγκατάστασης αλλά και εκπαίδευσης ανειδίκευτου προσωπικού. 2023-03-17T12:18:50Z 2023-03-17T12:18:50Z 2023-03-14 https://hdl.handle.net/10889/24850 en application/pdf