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In this paper, an assembly education training system is presented using AR (augmented reality). The effectiveness of the training using the proposed system is verified on a PC assembly training experiment. The experimental results confirmed the training using the proposed system is more effective th...

In this paper, an assembly education training system is presented using AR (augmented reality). The effectiveness of the training using the proposed system is verified on a PC assembly training experiment. The experimental results confirmed the training using the proposed system is more effective than that using the conventional systems based on texts and images by reducing the assembly (task) time.

In this paper, an assembly education training system is presented using AR (augmented reality). The effectiveness of the training using the proposed system is verified on a PC assembly training experiment. The experimental results confirmed the training using the proposed system is more effective than that using the conventional systems based on texts and images by reducing the assembly (task) time.

주제어

#AR (augmented reality)   #Assembly Education   #Training  

AI 본문요약

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문제 정의

• 제안된 조립교육 방법이 기존의 문자나 그림을 이용한 조립교육 방법과 비교하여 사용자 (교육자)에게 얼마나 효과적인지를 실제 조립교육 실험을 통하여 검토된다. 가장 널리 보급된 개인용 컴퓨터의 부품들에 대한 조립교육 실험이 제안된 방법의 타당성 검토를 위해 고찰된다.
• 본 논문에 서는 증강현실을 이용한 조립교육 트레 이닝 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 증강현실을 이용함으로써 교육생에게 사실적인 3D 조립교육 매체의 제공을 가능하게 하였다.
• 본 논문에서 는 증강현실을 이용한 조립교육 트레 이닝 방법을 제안한다. 제안된 조립교육 방법이 기존의 문자나 그림을 이용한 조립교육 방법과 비교하여 사용자 (교육자)에게 얼마나 효과적인지를 실제 조립교육 실험을 통하여 검토된다.
• <그림 1>은 증강현실 기술을 이용한 카메라 영상 인식 단계를 나타낸다. 사용자가 PC용 카메라로 실제 대상을 포착하고, 그 대상을 인식케 하는 광학적으로 특정한 마크를 카메라가 추적하여 실제 이미지에 컴퓨터가 생성한 가상 이미지를 중첩시켜 보여주는 원리이다. 증강현실 기반의 조립 교육 트레이닝 시스템의구동을 위해 3차원 그래픽 비디오 카드가 장착된 PC와 화상 카메라를 이용하였다.

제안 방법

• 두 번째 방법 (실험 2)은 증강현실을 이용한 제안한 조립 방법으로, 컴퓨터 케이스의 각 하드웨어 위치에 제작된 콘텐츠에 해당하는 마커를 붙인 상태에서 실험이 진행되었다. 학생들은 다른 일반 컴퓨터에 연결된 카메라로 각 하드웨어 위치가 어떤 하드웨어 자리인지를 파악하며 조립을 진행하였다.
• 0 [기을 사용하여 3ds 파일포맷으로 모델링 하였다. 먼저 컴퓨터의 하드웨어에 해당하는 전원장치 (power supply), 그래픽카드(graphic card), 하드디스크(hard disk)를 3D Studio MAX에서 모델링하고 각각 재질을 입혀 3ds 파일로 만들었다. 그리고 ARToolkit을 이용하각각의 마커에 인식 시켰다.
• 본 논문에서 제안하는 증강현실을 이용한 조립교육 트레이닝 제작 시스템은 오픈소스로 공개되어 있는 프로그래밍 라이브러리인 ARToolKit[이을 사용하여 개발하였다. ARToolkit을 이용한 이유는 많은 시간과 전문적인 프로그래밍 지식이 필요한 일반 증강현실 개발 도구와는 달리 신속한 아이디어 구현이 가능하다는 장점을 갖기 때문이다.
• 제안하였다. 제안된 방법은 증강현실을 이용함으로써 교육생에게 사실적인 3D 조립교육 매체의 제공을 가능하게 하였다. 일반 PC 조립교육에 대한 비교 결과, 문자/이미지에 기초한 2D형식의 기존 방법 보다 제안된 본 연구 방법이 조립시간을 단죽시킴으로써, 결과적으로 조립 교육 효과에 긍정적임을 확인할 수 있었다.
• 제안한다. 제안된 조립교육 방법이 기존의 문자나 그림을 이용한 조립교육 방법과 비교하여 사용자 (교육자)에게 얼마나 효과적인지를 실제 조립교육 실험을 통하여 검토된다. 가장 널리 보급된 개인용 컴퓨터의 부품들에 대한 조립교육 실험이 제안된 방법의 타당성 검토를 위해 고찰된다.
• 조립교육 실험방법은 컴퓨터 하드웨어 부품 중 3가지 부품 (전원장치, 그래픽카드, 하드디스크) 에 대해 두 가지의 실험방법으로 나누어 실험하였다. 컴퓨터 하드웨어조립 지식과 경험에 대한 설문조사를 통해 컴퓨터 조립이 서투른 일반 학생들 10명이 실험에 참여하여 두 가지실험을 각각 수행하였다.
• 학생들은 다른 일반 컴퓨터에 연결된 카메라로 각 하드웨어 위치가 어떤 하드웨어 자리인지를 파악하며 조립을 진행하였다. 즉, 제안된 방법은 마커에 해당되는 3D 제작 콘텐츠 (전원장치, 그래픽카드, 하드디스크)를 카메라를 통해 다른 컴퓨터에서 확인하면서 조립을 가능하게 하였다. (그림 8, 9, 10) 실험 1과 같이 조립 시간을 측정하였다.
• 첫 번째 방법 (실험 1)은과 같이 기존 방법을 이용한 것으로, 컴퓨터 조립교육 매체인 2D 형식의 문자/ 이미지 매뉴얼을 통해 전원장치, 그래픽카드 및 하드디스크를 조립하고, 이때의 조립 시간을 측정하였다.
• 콘텐츠에 관련한 3차원 객체 데이터는 3D Studio MAX 7.0 [기을 사용하여 3ds 파일포맷으로 모델링 하였다. 먼저 컴퓨터의 하드웨어에 해당하는 전원장치 (power supply), 그래픽카드(graphic card), 하드디스크(hard disk)를 3D Studio MAX에서 모델링하고 각각 재질을 입혀 3ds 파일로 만들었다.
• 학생들은 다른 일반 컴퓨터에 연결된 카메라로 각 하드웨어 위치가 어떤 하드웨어 자리인지를 파악하며 조립을 진행하였다. 즉, 제안된 방법은 마커에 해당되는 3D 제작 콘텐츠 (전원장치, 그래픽카드, 하드디스크)를 카메라를 통해 다른 컴퓨터에서 확인하면서 조립을 가능하게 하였다.

대상 데이터

• 사용자가 PC용 카메라로 실제 대상을 포착하고, 그 대상을 인식케 하는 광학적으로 특정한 마크를 카메라가 추적하여 실제 이미지에 컴퓨터가 생성한 가상 이미지를 중첩시켜 보여주는 원리이다. 증강현실 기반의 조립 교육 트레이닝 시스템의구동을 위해 3차원 그래픽 비디오 카드가 장착된 PC와 화상 카메라를 이용하였다.
• 실험방법으로 나누어 실험하였다. 컴퓨터 하드웨어조립 지식과 경험에 대한 설문조사를 통해 컴퓨터 조립이 서투른 일반 학생들 10명이 실험에 참여하여 두 가지실험을 각각 수행하였다.<그림 5와 6>

성능/효과

• <그림 11>은 증강현실을 이용한 하드웨어 조립에 대한 만족도 결과를 나타낸 것으로, 제안된 방법에 기초한 컴퓨터 하드웨어 조립 방법의 만족도가 높음을 볼 수 있다, 또한, 증강현실을 이용한 본 연구 방법에 대한 선호도가 높음도 알 수 있었다. (그림 12)
• <표 1>의 결과와 같이 기존의 2D 이미지 매뉴얼을 이용한 기존 조립 방법 결과 보다 증강현실을 이용하여 제안된 조립 방법이 조립 시간을 단죽함을 알 수 있었다.
• 제안된 방법은 증강현실을 이용함으로써 교육생에게 사실적인 3D 조립교육 매체의 제공을 가능하게 하였다. 일반 PC 조립교육에 대한 비교 결과, 문자/이미지에 기초한 2D형식의 기존 방법 보다 제안된 본 연구 방법이 조립시간을 단죽시킴으로써, 결과적으로 조립 교육 효과에 긍정적임을 확인할 수 있었다.

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