Giải pháp kiểm thử AR/VR (Thực tế tăng cường và Thực tế ảo)

Thực tế tăng cường (Augmented Reality) phủ lên thế giới thực, Thực tế ảo (Virtual Reality) thay thế thế giới thực, còn Thực tế hỗn hợp (Mixed Reality) kết hợp cả hai; khi kết hợp lại, chúng tạo thành XR – Thực tế mở rộng (eXtended Reality). Khi các công nghệ này ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, đào tạo công nghiệp, chăm sóc sức khỏe và dịch vụ tại hiện trường, những kỳ vọng về tính nhất quán và sự thoải mái cũng ngày càng tăng cao.

Khi kính thông minh và tai nghe thực tế ảo chuyển từ các phòng thí nghiệm nghiên cứu sang các dây chuyền sản xuất toàn cầu, việc duy trì hiệu suất ổn định về quang học, cảm biến và theo dõi trở thành một thách thức trong sản xuất, chứ không chỉ là thách thức về thiết kế.

Averna hỗ trợ các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) và nhà sản xuất gia công trong toàn bộ vòng đời sản phẩm, từ xác nhận R&D và tăng tốc NPI đến kiểm tra sản xuất cuối dây chuyền (EOL). Nền tảng hiệu chuẩn AR/VR/MR có thể cấu hình và các trạm kiểm tra tự động của chúng tôi đảm bảo các phép đo lặp lại, triển khai có thể mở rộng và độ bền đạt tiêu chuẩn sản xuất.

Thách thức sản xuất đằng sau các thiết bị thực tế ảo

Trải nghiệm đắm chìm phụ thuộc vào độ chính xác. Chỉ một sai lệch quang học nhỏ, hiệu chuẩn IMU không ổn định hoặc độ lệch theo dõi cũng có thể làm giảm trải nghiệm người dùng và giảm năng suất sản phẩm. Việc duy trì độ chính xác đó trên các ca làm việc, dây chuyền và các cơ sở trên toàn cầu lại đặt ra những thách thức phức tạp hơn nữa:

• Duy trì sự căn chỉnh giữa camera và IMU trong điều kiện chuyển động đa trục
• Đảm bảo hiệu suất quang học NED khách quan
• Kiểm soát độ ổn định hiệu chuẩn trong các điều kiện nhiệt độ và rung động

Bạn cần các thiết bị đo lường và quy trình tự động hóa tiêu chuẩn hóa; nếu không, độ biến động sẽ tăng lên và hiệu suất sản xuất sẽ bị ảnh hưởng.

Phương pháp hiệu chuẩn và kiểm tra AR/VR/MR tiêu chuẩn hóa

Averna giải quyết các tình huống hỏng hóc này bằng nền tảng hiệu chuẩn AR/VR/MR tiêu chuẩn hóa, được thiết kế riêng cho các thiết bị thực tế ảo. Các giải pháp của chúng tôi bao gồm:

• Nền tảng chuyển động đa trục để hiệu chuẩn camera–IMU
• Các phương pháp đo quang học khách quan (MTF, độ méo, FOV)
• Quy trình căn chỉnh quang học tự động
• Xác nhận cảm biến và theo dõi trong điều kiện được kiểm soát
• Giá đỡ chắc chắn đạt tiêu chuẩn sản xuất

Phương pháp này được triển khai dưới dạng các trạm có thể tùy chỉnh với thiết bị cố định đạt tiêu chuẩn sản xuất, các quy trình kiểm tra được sắp xếp theo thứ tự và dịch vụ dữ liệu tích hợp với MES/OPC UA, do đó kết quả được đảm bảo trong các giai đoạn R&D, NPI và EOL. Khi cần mở rộng quy mô, chúng tôi nhân rộng các trạm (theo bản vẽ kỹ thuật) giữa các cơ sở và duy trì GR&R và SPC, nhờ đó năng suất tăng lên mà không làm giảm độ chính xác của phép đo, từ đó đảm bảo năng suất, sự thoải mái và thương hiệu.

Để đảm bảo hiệu suất ổn định trên các thiết bị thực tế ảo, không thể chỉ dựa vào các bước hiệu chuẩn riêng lẻ. Việc thử nghiệm thực tế mở rộng (XR) trong bối cảnh sản xuất đòi hỏi phải có các hệ thống đo lường quang học tích hợp, hiệu chuẩn cảm biến điều khiển chuyển động, xác nhận tính đúng đắn của các hệ thống con nhúng, cùng với các môi trường được kiểm soát và thiết kế nhằm đảm bảo tính lặp lại.

Các thiết bị AR/VR kết hợp các thành phần quang học, cảm biến, điện tử và kết nối trong một hệ thống được tích hợp chặt chẽ. Sơ đồ dưới đây minh họa phạm vi kiểm thử AR/VR của Averna trên các hệ thống con này.

Kiến trúc đo lường quang học

Hiệu suất của màn hình gần mắt ảnh hưởng trực tiếp đến độ sắc nét và độ căn chỉnh mà người dùng cảm nhận được. Trong quá trình sản xuất, các thông số này phải được đo lường trong điều kiện được kiểm soát và với các dung sai được xác định rõ ràng.

Các hệ thống kiểm tra AR/VR của Averna sử dụng bàn đo quang học chính xác với hình học chụp cố định và vị trí được giới hạn cơ học. Điều này loại bỏ ảnh hưởng của người vận hành và đảm bảo sự căn chỉnh xác định giữa thiết bị đang được kiểm tra và hệ thống đo lường.

Chất lượng hình ảnh được đánh giá bằng các phương pháp khách quan như phân tích MTF và lập bản đồ méo hình. Trường nhìn được xác nhận so với các thông số kỹ thuật đã định bằng cách sử dụng các tham chiếu quang học đã được hiệu chuẩn và ánh sáng được kiểm soát. Việc xác nhận thời gian hiển thị và tần số làm mới cũng có thể được tích hợp để đảm bảo hiệu suất hình ảnh nhất quán trên tất cả các chế độ hoạt động.

Đối với các ứng dụng yêu cầu độ chính xác quang học cao, các quy trình căn chỉnh chủ động có thể được tích hợp để điều chỉnh và xác nhận vị trí linh kiện một cách động trong quá trình lắp ráp.

Kết quả là một kiến trúc đo lường được thiết kế để đảm bảo tính lặp lại. Cùng một thiết bị đã được kiểm tra trong quá trình xác nhận kỹ thuật có thể được đặc trưng hóa bằng các phương pháp tương đương tại dây chuyền sản xuất, mà không cần định nghĩa lại chiến lược đo lường.

Hiệu chuẩn cảm biến và chuyển động

Averna tích hợp các bệ trượt tuyến tính và quay đa trục có khả năng tái tạo các quỹ đạo chuyển động được kiểm soát trong phạm vi dung sai được xác định chặt chẽ. Các nền tảng này cho phép:

• Điều chỉnh sai lệch và hệ số tỷ lệ của IMU
• Xác minh sự căn chỉnh giữa camera và cảm biến
• Xác nhận chuyển động động học trong các điều kiện có thể lặp lại

Hệ thống này không chỉ giới hạn ở việc hiệu chuẩn tĩnh. Nó còn hỗ trợ việc xác nhận chuyển động có kiểm soát, cho phép các nhà sản xuất quan sát hành vi của cảm biến trong các chuỗi động thay vì chỉ dựa vào các phép đo tại điểm cố định. Trong sản xuất, kiến trúc này cho phép thực hiện việc xác nhận chức năng có cấu trúc đối với các hệ thống con chuyển động.

Kết quả là một hệ thống chuyển động đã được hiệu chuẩn và xác minh chức năng, đáp ứng các yêu cầu sản xuất mà không gây ra sự phức tạp không cần thiết cho quy trình sản xuất.

Tính toàn vẹn của phép đo và kiểm soát sản xuất

Việc kiểm tra AR/VR chỉ có giá trị nếu các số liệu đo lường duy trì sự ổn định theo thời gian. Độ lặp lại và khả năng truy xuất nguồn gốc quyết định liệu một nền tảng có thể chuyển từ giai đoạn phát triển kỹ thuật sang sản xuất ổn định hay không.

Mỗi trạm thử nghiệm được thiết kế với cơ chế tải thiết bị thử nghiệm (DUT) được kiểm soát và các ràng buộc cơ học nhằm ngăn chặn chuyển động sau khi thiết bị đã được cố định. Điều này giúp giảm thiểu sự biến động về vị trí ngay từ nguồn thay vì phải bù đắp bằng phần mềm.

Trước khi đưa vào dây chuyền sản xuất, các phân tích về tính lặp lại được thực hiện cùng với các nghiên cứu GR&R nhằm định lượng sự biến động của kết quả đo. Mục tiêu là xác nhận rằng hệ thống có thể phân biệt được giữa sự biến động thực sự của sản phẩm và nhiễu đo lường. Các yếu tố môi trường như biến động nhiệt độ, tiếp xúc với rung động và sự trôi dạt kéo dài được đánh giá để đảm bảo tính ổn định của hiệu chuẩn trong các điều kiện vận hành thực tế.

Kết quả đo lường được ghi lại ngay tại nguồn và được cấu trúc để tích hợp vào môi trường MES. Điều này cho phép thực hiện kiểm soát quá trình thống kê, theo dõi năng suất và so sánh nhất quán giữa các dây chuyền và cơ sở trong giai đoạn tăng tốc NPI và sản xuất khối lượng lớn.

Tích hợp phần cứng và phần mềm cho thử nghiệm AR/VR

Averna phát triển các hệ sinh thái kiểm tra hoàn chỉnh, tích hợp các thiết bị cố định cơ khí, điều khiển chuyển động, hệ thống thị giác, kiểm tra RF và các thiết bị điện tử tùy chỉnh với các khung phần mềm công nghiệp được thiết kế để triển khai tại nhà máy.

Ở cấp độ phần cứng, các hệ thống giao tiếp trực tiếp với thiết bị đang được kiểm thử thông qua các giao diện truyền thông tùy chỉnh hỗ trợ các cụm PCB, điều khiển nguồn điện có thể lập trình và thu thập dữ liệu tốc độ cao. Cơ chế kích hoạt xác định đảm bảo tương tác đồng bộ với camera, IMU, màn hình, mô-đun RF và thiết bị điện tử nhúng trong quá trình hiệu chuẩn và xác minh chức năng. Sự ổn định nguồn điện và phản hồi của các hệ thống con nhúng có thể được xác thực như một phần của quy trình kiểm thử cuối dây chuyền có cấu trúc.

Ở cấp độ phần mềm, Averna Launch – một trình điều hành thử nghiệm tập trung – quản lý trình tự thực thi, tương tác với phần mềm nhúng và các quy trình hiệu chuẩn đồng thời xử lý dữ liệu đo lường theo thời gian thực. Kết quả được ghi lại dưới các định dạng có cấu trúc để hỗ trợ kết nối với Hệ thống Quản lý Sản xuất (MES) và khả năng truy xuất nguồn gốc lâu dài. Các công cụ thị giác máy tính tích hợp cũng có thể được triển khai để phát hiện đặc điểm, xác minh sự căn chỉnh hoặc xác định lỗi khi cần thiết.