Gli autori non hanno nulla da riconoscere.

Tutti i materiali e i metodi sono stati approvati dal Comitato Etico dell'Università di Ulm e sono stati eseguiti in conformità con le linee guida approvate. Tutti i partecipanti hanno dato il loro consenso informato scritto.
1. Stabilire un ambiente di studio appropriato
NOTA: lo studio è stato condotto in un ambiente controllato per far fronte alla complessa impostazione hardware. Gli smartglasses di realtà mista utilizzati (vedi Tabella dei materiali) e il laptop per l'applicazione 2D sono stati spiegati ai partecipanti allo studio.
<ol><li>Verificare la soluzione tecnica prima di ogni partecipante; Impostare in modalità predefinita. Preparare i questionari e posizionarli accanto a un partecipante.</li>
	<li>Consenti ai partecipanti di risolvere le attività dal rilevamento dei casi d'uso anomali e dal riconoscimento dei cluster in un'unica sessione (ad esempio, il tempo medio era di 43 minuti).</li>
	<li>Inizia lo studio accogliendo i partecipanti e introducendo l'obiettivo dello studio, nonché la procedura generale.</li>
	<li>I partecipanti che utilizzano il dispositivo di misurazione della conduttanza cutanea (vedi Tabella dei materiali) devono aderire a una breve fase di riposo, per ricevere una misurazione di base. Solo la metà dei partecipanti ha utilizzato questo dispositivo.</li>
	<li>Tutti i partecipanti devono compilare il questionario State-Trait Anxiety Inventory (STAI)31, prima dell'inizio dell'esperimento.<ol><li>Successivamente, i partecipanti devono eseguire il test di rotazione mentale (vedi Figura 4, questo test ha valutato le capacità di immaginazione spaziale), che è stata la base per distinguere gli high da low performer (gli high performer sono utenti avanzati, mentre i low performer sono novizi), seguito dal test del suono spaziale per misurare le capacità uditive spaziali di un partecipante. NOTA: Una divisione mediana dei punteggi del test nel test di rotazione mentale32 è stata utilizzata per distinguere i risultati bassi da quelli alti.</li>
	</ol></li>
	<li>Separare casualmente i partecipanti in due gruppi; Iniziare con l'attività sul rilevamento di valori anomali o sul riconoscimento dei cluster, continuando con l'altro caso d'uso in seguito. Per l'attività di riconoscimento dei cluster, metà dei partecipanti ha iniziato con gli smartglasses di realtà mista utilizzati (vedi Tabella dei materiali), quindi ha utilizzato l'applicazione 2D, mentre l'altra metà ha iniziato con l'applicazione 2D e quindi ha utilizzato gli smartglasses di realtà mista (vedi Tabella dei materiali). Per l'attività di rilevamento dei valori anomali, selezionare in modo casuale un gruppo che riceve il supporto audio, mentre l'altra parte del gruppo non riceve alcun supporto audio.</li>
	<li>Conclusa la sessione, i partecipanti devono rispondere nuovamente al questionario State-Trait Anxiety Inventory (STAI)31 , così come l'auto-sviluppato e un questionario demografico.</li>
	<li>Memorizza i dati generati, che sono stati registrati automaticamente da ogni applicazione sviluppata, nella memoria del laptop dopo che la sessione è stata completata.</li>
</ol>2. Protocollo di studio per i partecipanti
<ol><li>Preparare l'esperimento (vedere la Figura 2 per la stanza dell'esperimento) per ogni partecipante. Presenta il PC desktop, gli smartglasses di realtà mista usati e distribuisci i questionari.</li>
	<li>Informare i partecipanti che l'esperimento durerà da 40 a 50 minuti, e che la metà di loro inizia dopo i pretest (vedi Punti 3-6 del Protocollo di Studio) prima con il test di rilevamento anomalo (vedi Punto 7 del Protocollo di Studio), seguito dal test di riconoscimento cluster (vedi Punto 8 del Protocollo di Studio), mentre gli altri compiono questi due test viceversa (cioè, Punto 8 del Protocollo di studio prima del punto 7).</li>
	<li>Decidi in modo casuale se viene eseguita una misurazione della conduttanza cutanea. In caso affermativo, preparare il dispositivo di misurazione della conduttanza cutanea33 e informare il partecipante di indossare il dispositivo. Richiedi una breve fase di riposo ai partecipanti per ricevere una misurazione di base per il loro livello di stress.</li>
	<li>Richiedere ai partecipanti di compilare il questionario State-Trait Anxiety Inventory (STAI)31 e informarli che misura lo stress percepito corrente prima dell'esperimento.</li>
	<li>Condurre un test di rotazione mentale.<ol><li>Informare i partecipanti che le loro capacità di rotazione mentale sono valutate e introdurli davanti a un computer desktop. Informare i partecipanti sulla procedura di prova. Si noti che hanno dovuto identificare oggetti simili che avevano posizioni diverse in uno spazio 3D simulato.</li>
		<li>Informare i partecipanti che solo due dei cinque oggetti mostrati sono simili e che avranno 2 minuti per l'intero test. Informare i partecipanti che sette attività potrebbero essere eseguite entro i 2 minuti indicati e dire loro che le misure delle prestazioni sono registrate per ogni attività completata.</li>
	</ol></li>
	<li>Valutare le capacità sonore spaziali.<ol><li>Informare i partecipanti che le loro capacità sonore spaziali sono valutate e accompagnarli davanti a un computer desktop. Informare i partecipanti sulla procedura di prova. Spiegare ai partecipanti che devono essere rilevati sei campioni sonori, che verranno riprodotti per 13 secondi ciascuno.</li>
		<li>Informare i partecipanti che devono rilevare la direzione (analogamente alle quattro direzioni della bussola) da cui proviene il suono.</li>
	</ol></li>
	<li>Valutare le capacità di rilevamento dei valori anomali.<ol><li>Richiedi ai partecipanti di indossare gli smartglasses di realtà mista. Spiega loro che i valori anomali devono essere trovati all'interno del mondo creato per gli smartglass di realtà mista.</li>
		<li>Inoltre, informali che un valore anomalo è un punto contrassegnato in rosso, tutti gli altri punti sono contrassegnati in bianco. Spiega loro allora che devono dirigere lo sguardo verso il punto di colore rosso per rilevarlo.</li>
		<li>Informare ulteriormente i partecipanti che non viene fornito solo un aiuto visivo, ma anche i suoni ambientali li supportano a trovare valori anomali. Fornire le informazioni ai partecipanti che devono svolgere 8 compiti anomali, il che significa che 8 volte all'interno del mondo virtuale, il punto di colore rosso deve essere trovato. Per ogni partecipante, 4 attività sono supportate dal suono, mentre 4 attività non sono supportate dal suono. Per ogni partecipante, viene selezionato in modo casuale se iniziare un'attività supportata dal suono o meno. Quindi, a seconda del primo compito, cambia da un'attività all'altra, indipendentemente dal fatto che venga fornito o meno un valido supporto.</li>
		<li>Indica ai partecipanti quali informazioni verranno registrate: tempo richiesto per ogni attività, lunghezza della camminata e come appare la loro posizione di movimento finale in relazione alla loro posizione di partenza. Infine, dire ai partecipanti che il punto contrassegnato in rosso diventa verde se è stato rilevato (vedere la Figura 3).</li>
	</ol></li>
	<li>Valutare le capacità di riconoscimento dei cluster.<ol><li>Decidi in modo casuale per il partecipante se utilizzare prima gli smartglasses di realtà mista o introdurre il partecipante a un computer desktop. Di seguito viene descritta solo la procedura per l'impostazione della realtà mista. Se un partecipante inizia per la prima volta con il computer desktop, la procedura è la stessa in ordine modificato e, ad eccezione dei comandi vocali, vengono forniti solo quando si utilizza la soluzione di realtà mista.</li>
		<li>Per i partecipanti che utilizzano la realtà mista: richiedi ai partecipanti di indossare gli smartglasses per la realtà mista. Informare i partecipanti su come trovare cluster all'interno del mondo creati con gli smartglasses di realtà mista utilizzati. Sottolinea ai partecipanti che dovevano distinguere tra cluster sovrapposti muovendosi intorno a loro.</li>
		<li>Per i partecipanti che utilizzano la realtà mista: spiegare ai partecipanti che possono navigare nel mondo virtuale e nei cluster utilizzando i comandi vocali. Infine, dire ai partecipanti che dovevano rilevare sei cluster.</li>
		<li>Per i partecipanti che utilizzano la realtà mista: richiedi ai partecipanti di rimuovere gli smartglasses di realtà mista usati. Introduci i partecipanti a un computer desktop e chiedi loro di utilizzare il software mostrato sullo schermo del computer desktop. Informarli che lo stesso tipo di cluster mostrato negli smartglasses di realtà mista utilizzati doveva essere rilevato utilizzando il software sul computer desktop (vedere la Figura 7 e la Figura 8).</li>
	</ol></li>
	<li>Richiedere ai partecipanti di compilare tre questionari, vale a dire il questionario State-Trait Anxiety Inventory (STAI)31, un questionario auto-sviluppato per raccogliere feedback soggettivi e un questionario demografico per raccogliere informazioni su di loro.</li>
	<li>Richiedere ai partecipanti di rimuovere il dispositivo di misurazione della conduttanza cutanea33 se all'inizio è stato richiesto loro di indossarlo.</li>
	<li>Solleva i partecipanti dall'esperimento ringraziando per la partecipazione.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Korinth, M., Sommer-Dittrich, T., Reichert, M., Pryss, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Evaluation+of+a+Virtual+Reality-Based+Car+Configuration+Concept.">Design and Evaluation of a Virtual Reality-Based Car Configuration Concept.</a> Science and Information Conference. , 169-189 (2019).</li><li>Whalen, T. E., No&#235;l, S., Stewart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+human+side+of+virtual+reality.">Measuring the human side of virtual reality.</a> IEEE International Symposium on Virtual Environments, Human-Computer Interfaces and Measurement Systems, 2003. , 8-12 (2003).</li><li>Martens, M. 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HAL Available from: <a target="_blank" href="https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01631306">https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01631306</a> (2017)</li><li>Luboschik, M., Berger, P., Staadt, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+spatial+perception+issues+in+augmented+reality+based+immersive+analytics.">On spatial perception issues in augmented reality based immersive analytics.</a> Proceedings of the 2016 ACM Companion on Interactive Surfaces and Spaces. , 47-53 (2016).</li><li>Fonnet, A., Pri&#233;, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Survey+of+Immersive+Analytics.">Survey of Immersive Analytics.</a> IEEE Transactions on Visualization and Computer. , (2019).</li><li>Spielberger, C. D., Gorsuch, R. L., Lushene, R. 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P., L&#246;ffler, S., B&#246;s, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+energy+expenditure+using+accelerometers+and+activity-based+energy+models-Validation+of+a+new+device.">Estimation of energy expenditure using accelerometers and activity-based energy models-Validation of a new device.</a> European Review of Aging and Physical Activity. 8 (2), 109-114 (2011).</li><li>. RPY2: A Simple and Efficient Access to R from Python Available from: <a target="_blank" href="https://sourceforge.net/projects/rpy/">https://sourceforge.net/projects/rpy/</a> (2020)</li><li>Hoppenstedt, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applicability+of+immersive+analytics+in+mixed+reality:+Usability+study.">Applicability of immersive analytics in mixed reality: Usability study.</a> IEEE Access. 7, 71921-71932 (2019).</li><li>Hoppenstedt, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applicability+of+Immersive+Analytics+in+Mixed+Reality:+Usability+Study.">Applicability of Immersive Analytics in Mixed Reality: Usability Study.</a> IEEE Dataport. , (2019).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Per quanto riguarda l'applicazione degli smartglasses a realtà mista sviluppati (vedi Tabella dei materiali), due aspetti sono stati particolarmente vantaggiosi. L'uso di suoni spaziali per il compito di rilevamento dell'outlier è stato percepito positivamente da un lato (vedere i risultati di RQ3). Dall'altro, anche l'uso dei comandi vocali è stato percepito positivamente (cfr . figura 10).
Per quanto riguarda i partecipanti allo studio, sebbe...

Le soluzioni di realtà virtuale (soluzioni VR) sono sempre più importanti in diversi campi. Spesso, con le soluzioni VR (tra cui realtà virtuale, realtà mista e realtà aumentata), l'esecuzione di molte attività e procedure quotidiane deve essere facilitata. Ad esempio, nel settore automobilistico, la procedura di configurazione di un'auto può essere supportata dall'uso della realtà virtuale1 (VR). Ricercatori e professionisti hanno studiato e sviluppato una moltitudine di approcci e soluzioni in questo contesto. Tuttavia, gli studi che indagano gli aspetti di usabilità sono ancora rari. In generale, gli aspetti dovrebbero essere considerati alla luce di due questioni principali. In primo luogo, bisogna valutare se una soluzione VR supera effettivamente un approccio che non fa uso di tecniche VR. In secondo luogo, poiché le soluzioni VR si basano principalmente su dispositivi hardware pesanti e complessi, parametri come il comfort e lo sforzo mentale dovrebbero essere studiati in modo più approfondito. Inoltre, gli aspetti menzionati dovrebbero sempre essere esaminati rispetto al campo di applicazione in questione. Sebbene molti approcci esistenti vedano la necessità di indagare su queste domande2, esistono meno studi che hanno presentato risultati.
Un argomento di ricerca nel campo della VR, che è attualmente importante, è indicato con l'analisi immersiva. Deriva dal campo di ricerca dell'analisi visiva, che cerca di includere la percezione umana nelle attività di analisi. Questo processo è noto anche come visual data mining4. L'analisi immersiva include argomenti nei campi della visualizzazione dei dati, dell'analisi visiva, della realtà virtuale, della computer grafica e dell'interazione uomo-computer5. I recenti vantaggi nei display montati sulla testa (HMD) hanno portato a migliori possibilità di esplorare i dati in modo immersivo. Lungo queste tendenze, emergono nuove sfide e domande di ricerca, come lo sviluppo di nuovi sistemi di interazione, la necessità di indagare la fatica dell'utente o lo sviluppo di sofisticate visualizzazioni 3D6. In una precedente pubblicazione6, vengono discussi importanti principi dell'analisi immersiva. Alla luce dei big data, metodi come l'analisi immersiva sono sempre più necessari per consentire una migliore analisi di pool di dati complessi. Esistono solo pochi studi che indagano gli aspetti di usabilità delle soluzioni di analisi immersiva. Inoltre, anche il dominio o il campo in questione dovrebbero essere presi in considerazione in tali studi. In questo lavoro, è stato sviluppato un prototipo di analisi immersiva e, basato su questo, un protocollo, che indaga la soluzione sviluppata per gli scenari di Industria 4.0. Il protocollo sfrutta così il metodo dell'esperienza2, che si basa su aspetti soggettivi, prestazionali e fisiologici. Nel protocollo in questione, gli aspetti soggettivi sono misurati attraverso lo stress percepito degli utenti dello studio. Le prestazioni, a loro volta, vengono misurate in base al tempo richiesto e agli errori commessi per eseguire le attività di analisi. Infine, un sensore di conduttanza cutanea ha misurato i parametri fisiologici. Le prime due misure saranno presentate in questo lavoro, mentre la conduttanza cutanea misurata richiede ulteriori sforzi per essere valutata.
Lo studio presentato coinvolge diversi campi di ricerca, in particolare tra cui aspetti neuroscientifici e sistemi informativi. È interessante notare che le considerazioni sugli aspetti neuroscientifici dei sistemi informativi hanno recentemente attirato l'attenzione di diversi gruppi di ricerca7,8, mostrando la necessità di esplorare l'uso dei sistemi IT anche da un punto di vista cognitivo. Un altro campo rilevante per questo lavoro è l'indagine dei fattori umani dei sistemi informativi 9,10,11. Nel campo dell'interazione uomo-macchina, esistono strumenti per indagare l'usabilità di una soluzione. Si noti che la scala di usabilità del sistema viene utilizzata principalmente in questo contesto12. I protocolli Thinking Aloud13 sono un'altra tecnica di studio ampiamente utilizzata per saperne di più sull'uso dei sistemi informativi. Sebbene esistano molti approcci per misurare gli aspetti di usabilità dei sistemi informativi, e alcuni di essi siano stati presentati molto tempo fa14, emergono ancora domande che richiedono di indagare nuove misure o metodi di studio. Pertanto, la ricerca in questo campo è molto attiva12,15,16.
Di seguito, verranno discusse le ragioni per cui due metodi prevalentemente utilizzati non sono stati considerati nel presente lavoro. Innanzitutto, la scala di usabilità del sistema non è stata utilizzata. La scala si basa su dieci domande17 e il suo uso può essere trovato anche in diversi altri studi VR18. Poiché questo studio mira principalmente alla misurazione dello stress19, un questionario relativo allo stress era più appropriato. In secondo luogo, non è stato utilizzato il Thinking Aloud Protocol20. Sebbene questo tipo di protocollo abbia dimostrato la sua utilità in generale13, non è stato utilizzato qui poiché il livello di stress degli utenti dello studio potrebbe aumentare solo a causa del fatto che la sessione di pensiero ad alta voce deve essere eseguita in parallelo all'uso di un dispositivo VR pesante e complesso. Sebbene queste due tecniche non siano state utilizzate, i risultati di altri studi recenti sono stati incorporati nello studio in questione. Ad esempio, nelle opere precedenti21,22, gli autori distinguono tra principianti ed esperti nei loro studi. Sulla base del risultato positivo di questi studi, il protocollo in questione utilizza questa separazione presentata degli utenti dello studio. La misurazione delle sollecitazioni, a sua volta, si basa sulle idee dei seguenti lavori 15,19,21,22.
In un primo momento, per condurre lo studio, è necessario trovare uno scenario Industry 4.0 adatto per svolgere attività analitiche. Ispirandosi a un altro lavoro degli autori23, sono stati identificati due scenari (cioè i compiti di analisi), (1) Rilevamento di valori anomali e (2) Riconoscimento dei cluster. Entrambi gli scenari sono impegnativi e sono molto rilevanti nel contesto della manutenzione di macchine di produzione ad alta produttività. Sulla base di questa decisione, sei considerazioni principali hanno guidato il protocollo di studio presentato in questo lavoro:
<ol><li>La soluzione sviluppata per lo studio sarà tecnicamente basata su smartglasses a realtà mista (vedi Table of Materials) e sarà sviluppata come applicazione di realtà mista.</li>
	<li>Deve essere sviluppato un test adatto, che sia in grado di distinguere i principianti dagli utenti avanzati.</li>
	<li>Le misure di performance dovrebbero considerare il tempo e gli errori.</li>
	<li>È necessario sviluppare un'applicazione desktop, che possa essere paragonata alla soluzione di analisi immersiva.</li>
	<li>È necessario applicare una misura per valutare il livello di stress percepito.</li>
	<li>Oltre a quest'ultimo punto, devono essere sviluppate funzionalità per mitigare il livello di stress mentre un utente esegue la procedura delle due attività di analisi menzionate (vale a dire, (1) rilevamento di valori anomali e (2) riconoscimento di cluster).</li>
</ol>Sulla base dei sei punti menzionati, il protocollo di studio incorpora la seguente procedura. Le attività di Outlier Detection e Cluster Recognition Analysis devono essere eseguite in modo immersivo utilizzando smartglasses di realtà mista (vedere Tabella dei materiali). Pertanto, è stata sviluppata una nuova applicazione. I suoni spaziali devono facilitare l'esecuzione dei compiti di analisi senza aumentare lo sforzo mentale. Una funzione vocale faciliterà la navigazione utilizzata per l'applicazione sviluppata degli smartglasses a realtà mista (vedi Tabella dei materiali). Un test di rotazione mentale deve essere la base per distinguere i principianti dagli utenti avanzati. Il livello di stress viene misurato sulla base di un questionario. Le prestazioni, a loro volta, vengono valutate in base al (1) tempo richiesto da un utente per le attività di analisi e in base ai (2) errori commessi da un utente per le attività di analisi. Le prestazioni in smartglass di realtà mista vengono confrontate con l'esecuzione delle stesse attività in un'applicazione desktop 2D di nuova concezione e comparabile. Inoltre, un dispositivo di conduttanza cutanea viene utilizzato per misurare il livello di conduttanza cutanea come possibile indicatore di stress. I risultati di questa misurazione sono soggetti a ulteriori analisi e non saranno discussi in questo lavoro. Gli autori hanno rivelato in un altro studio con lo stesso dispositivo che sono necessarie ulteriori considerazioni24.
Sulla base di questo protocollo, vengono affrontate le seguenti cinque domande di ricerca (RQ):
RQ1: Le capacità di immaginazione spaziale dei partecipanti influenzano significativamente l'esecuzione dei compiti? RQ2: C'è un cambiamento significativo delle prestazioni delle attività nel tempo? RQ3: C'è un cambiamento significativo delle prestazioni delle attività quando si utilizzano i suoni spaziali nella soluzione di analisi immersiva? RQ4: L'analisi immersiva sviluppata è percepita come stressante dagli utenti? RQ5: Gli utenti ottengono prestazioni migliori quando utilizzano una soluzione di analisi immersiva rispetto a un approccio 2D?
La Figura 1 riassume il protocollo presentato rispetto a due scale. Mostra le misure sviluppate e utilizzate e la loro novità rispetto al livello di interazione. Poiché il livello di interazione costituisce un aspetto importante nello sviluppo di funzionalità per un'impostazione VR, la Figura 1 mostrerà meglio la novità dell'intero protocollo sviluppato in questo lavoro. Sebbene la valutazione degli aspetti all'interno delle due scale utilizzate sia soggettiva, la loro valutazione complessiva si basa sul lavoro correlato corrente e sulle seguenti considerazioni principali: Un principio importante consiste nell'uso di astrazioni di un ambiente per un'interazione naturale, in cui l'utente è entrato in sintonia. Per quanto riguarda il protocollo in questione, la visualizzazione delle nuvole di punti sembra essere intuitiva per gli utenti e il riconoscimento dei modelli in tali nuvole è stato riconosciuto come un compito gestibile in generale. Un altro principio importante consiste nel sovrapporre le affordances. In questo modo, l'uso di suoni spaziali utilizzati nel protocollo in questione è un esempio, in quanto correlati alla vicinanza di un oggetto cercato. Gli autori raccomandano di sintonizzare le rappresentazioni in modo che la maggior parte delle informazioni si trovi nella zona intermedia, che è più importante per la percezione umana. Il motivo per cui gli autori non hanno incluso questo principio è stato quello di incoraggiare l'utente a trovare il posto migliore da solo e di cercare di orientarsi in uno spazio di visualizzazione dei dati, che è troppo grande per essere mostrato in una sola volta. Nell'approccio presentato, non sono state fatte ulteriori considerazioni sulle caratteristiche dei dati 3D da mostrare. Ad esempio, se si assume che una dimensione sia temporale, potrebbero essere stati visualizzati grafici a dispersione. Gli autori considerano questo tipo di visualizzazione generalmente interessante nel contesto dell'Industria 4.0. Tuttavia, deve essere focalizzato su un insieme ragionevolmente piccolo di visualizzazioni. Inoltre, una precedente pubblicazione si concentrava già sull'analisi collaborativa dei dati. In questo lavoro, questa domanda di ricerca è stata esclusa a causa della complessità delle altre questioni affrontate in questo studio. Nella configurazione presentata qui, l'utente è in grado di esplorare lo spazio immersivo camminando. Altri approcci offrono controller per esplorare lo spazio virtuale. In questo studio, l'attenzione è impostata sull'usabilità utilizzando la scala di usabilità del sistema (SUS). Un'altra pubblicazione precedente ha condotto uno studio per esperti economici, ma con cuffie VR. In generale, e soprattutto, questo studio si lamenta del campo visivo limitato per altri dispositivi come gli smartglasses di realtà mista utilizzati in questo lavoro (vedi Tabella dei materiali). I loro risultati mostrano che i principianti nel campo della realtà virtuale sono stati in grado di utilizzare lo strumento analitico in modo efficiente. Questo corrisponde alle esperienze di questo studio, anche se in questo lavoro i principianti non sono stati classificati per avere esperienze VR o di gioco. A differenza della maggior parte delle soluzioni VR, la realtà mista non è fissa in una posizione in quanto consente di tracciare l'ambiente reale. Approcci VR come menzionare l'uso di sedie speciali per un'esperienza a 360 ° per liberare l'utente dal suo desktop. Gli autori di indicano che i problemi di percezione influenzano le prestazioni dell'analisi immersiva; Ad esempio, utilizzando le ombre. Per lo studio in questione, questo non è fattibile, in quanto gli smartglasses di realtà mista utilizzati (vedi tabella dei materiali) non sono in grado di visualizzare ombre. Una soluzione alternativa potrebbe essere un pavimento virtuale, ma una tale configurazione era fuori dallo scopo di questo studio. Uno studio di indagine nel campo dell'analisi immersiva ha identificato i grafici a dispersione 3D come una delle rappresentazioni più comuni di dati multidimensionali. Nel complesso, gli aspetti mostrati nella Figura 1 non possono essere trovati attualmente compilati in un protocollo che esamina gli aspetti di usabilità dell'analisi immersiva per scenari Industry 4.0.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>edaMove</td>
			<td>movisens</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HoloLens</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab R2017a</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPY2</td>
			<td>GNU General Public License v2 or later (GPLv2+) (GPLv2+)</td>
			<td></td>
			<td>https://pypi.org/project/rpy2/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPSS 25.0</td>
			<td>IBM</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

evaluating usability aspects of a mixed reality solution for immersive analytics in industry 4.0 scenarios

In medicina o nell'industria, l'analisi di set di dati ad alta dimensione è sempre più richiesta. Tuttavia, le soluzioni tecniche disponibili sono spesso complesse da utilizzare. Pertanto, nuovi approcci come l'analisi immersiva sono i benvenuti. L'analisi immersiva promette di sperimentare set di dati ad alta dimensione in modo conveniente per vari gruppi di utenti e set di dati. Tecnicamente, i dispositivi di realtà virtuale vengono utilizzati per consentire l'analisi immersiva. Nell'Industria 4.0, ad esempio, scenari come l'identificazione di valori anomali o anomalie in set di dati ad alta dimensione sono obiettivi perseguiti di analisi immersiva. In questo contesto, due domande importanti dovrebbero essere affrontate per qualsiasi soluzione tecnica sviluppata sull'analisi immersiva: in primo luogo, le soluzioni tecniche sono utili o no? In secondo luogo, l'esperienza corporea della soluzione tecnica è positiva o negativa? La prima domanda mira alla fattibilità generale di una soluzione tecnica, mentre la seconda mira al comfort di indossamento. Gli studi e i protocolli esistenti, che affrontano sistematicamente queste domande sono ancora rari. In questo lavoro viene presentato un protocollo di studio, che indaga principalmente l'usabilità per l'analisi immersiva negli scenari dell'Industria 4.0. Nello specifico, il protocollo si basa su quattro pilastri. Innanzitutto, classifica gli utenti in base alle esperienze precedenti. In secondo luogo, vengono presentati i compiti, che possono essere utilizzati per valutare la fattibilità della soluzione tecnica. In terzo luogo, vengono presentate misure che quantificano l'effetto di apprendimento di un utente. In quarto luogo, un questionario valuta il livello di stress durante l'esecuzione di compiti. Sulla base di questi pilastri, è stata implementata un'impostazione tecnica che utilizza smartglasses di realtà mista per applicare il protocollo di studio. I risultati dello studio condotto mostrano l'applicabilità del protocollo da un lato e la fattibilità dell'immersive analytics negli scenari Industry 4.0 dall'altro. Il protocollo presentato include una discussione sulle limitazioni scoperte.

Impostazione delle misure per l'esperimento Per l'attività di rilevamento dei valori anomali, sono state definite le seguenti misure delle prestazioni: tempo, percorso e angolo. Vedere la Figura 6 per le misurazioni.
Il tempo è stato registrato fino a quando non è stato trovato un punto contrassegnato in rosso (cioè l'anomalia). Questa misura delle prestazioni indica quanto tempo un partecipante ha avuto bisogno di trovare il punto contrass...

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Evaluating Usability Aspects of a Mixed Reality Solution for Immersive Analytics in Industry 4.0 Scenarios

Questo protocollo delinea l'impostazione tecnica di un'applicazione di realtà mista sviluppata che viene utilizzata per l'analisi immersiva. Sulla base di ciò, vengono presentate le misure, che sono state utilizzate in uno studio per ottenere informazioni sugli aspetti di usabilità della soluzione tecnica sviluppata.

Valutazione degli aspetti di usabilità di una soluzione di realtà mista per l'analisi immersiva in scenari Industry 4.0

In medicine or industry, the analysis of high-dimensional data sets is increasingly required. However, available technical solutions are often complex to ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

2.1K Views.  Ulm University. Questo protocollo delinea l'impostazione tecnica di un'applicazione di realtà mista sviluppata che viene utilizzata per l'analisi immersiva. Sulla base di ciò, vengono presentate le misure, che sono state utilizzate in uno studio per ottenere informazioni sugli aspetti di usabilità della soluzione tecnica sviluppata.

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Mechanical Expansion of Steel Tubing as a Solution to Leaky Wellbores

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe (casing), and protects metal components from corrosive fluids. These are essential for uncompromised wellbore integrity. Cements can undergo multiple forms of failure, such as debonding at the cement/rock and cement/metal interfaces, fracturing, and defects within the cement matrix. Failures and defects within the cement will ultimately lead to fluid migration, resulting in inter-zonal fluid migration and premature well abandonment. Currently, there are over 1.8 million operating wells worldwide and over one third of these wells have leak related problems defined as Sustained Casing Pressure (SCP)1. 
The focus of this research was to develop an experimental setup at bench-scale to explore the effect of mechanical manipulation of wellbore casing-cement composite samples as a potential technology for the remediation of gas leaks. 
The experimental methodology utilized in this study enabled formation of an impermeable seal at the pipe/cement interface in a simulated wellbore system. Successful nitrogen gas flow-through measurements demonstrated that an existing microannulus was sealed at laboratory experimental conditions and fluid flow prevented by mechanical manipulation of the metal/cement composite sample. Furthermore, this methodology can be applied not only for the remediation of leaky wellbores, but also in plugging and abandonment procedures as well as wellbore completions technology, and potentially preventing negative impacts of wellbores on subsurface and surface environments.

This article reports on a laboratory scale investigation of an existing field procedure and its adaptation for sealing of leaky wellbores. It consists of mechanical expansion of metal pipe, which results in an improved metal/cement bond, ultimate sealing of hydraulic pathways and prevention of gas leaks caused by the presence of a microannular channel.

Espansione meccanica dei tubi d&#39;acciaio come una soluzione per i pozzi che perde

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe ...

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Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in industrialized countries. Here, the development of optical mesosensors/adsorbents (MSAs) for efficient recognition and selective recovery of Pd(II), Au(III), and Co(II) from urban mine was achieved. A simple, general method for preparing MSAs based on using high-order mesoporous monolithic scaffolds was described. Hierarchical cubic Ia3d wagon-wheel-shaped MSAs were fabricated by anchoring chelating agents (colorants) into three-dimensional pores and micrometric particle surfaces of the mesoporous monolithic scaffolds. Findings show, for the first time, evidence of controlled optical recognition of Pd(II), Au(III), and Co(II) ions and a highly selective system for recovery of Pd(II) ions (up to ~95%) in ores and industrial wastes. Furthermore, the controlled assessment processes described herein involve evaluation of intrinsic properties (e.g., visual signal change, long-term stability, adsorption efficiency, extraordinary sensitivity, selectivity, and reusability); thus, expensive, sophisticated instruments are not required. Results show evidence that MSAs will attract worldwide attention as a promising technological means of recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals.

Because of the importance and extensive use of palladium, gold and cobalt metals in high-technology equipment, their recovery and recycling constitute an important industrial challenge. The metal recovery system described herein is a simple, low-cost means for the effective detection, removal, and recovery of these metals from the urban mine.

Rilevamento e recupero di palladio, oro e metalli di cobalto dalla miniera urbana Utilizzando novelli Sensori / Adsorbenti designate con nanoscala Wagon a forma di ruote pori

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Gain-compensation Methodology for a Sinusoidal Scan of a Galvanometer Mirror in Proportional-Integral-Differential Control Using Pre-emphasis Techniques

Galvanometer mirrors are used for optical applications such as target tracking, drawing, and scanning control because of their high speed and accuracy. However, the responsiveness of a galvanometer mirror is limited by its inertia; hence, the gain of a galvanometer mirror is reduced when the control path is steep. In this research, we propose a method to extend the corresponding frequency using a pre-emphasis technique to compensate for the gain reduction of galvanometer mirrors in sine-wave path tracking using proportional-integral-differential (PID) control. The pre-emphasis technique obtains an input value for a desired output value in advance. Applying this method to control the galvanometer mirror, the raw gain of a galvanometer mirror in each frequency and amplitude for sine-wave path tracking using a PID controller was calculated. Where PID control is not effective, maintaining a gain of 0 dB to improve the trajectory tracking accuracy, it is possible to expand the speed range in which a gain of 0 dB can be obtained without tuning the PID control parameters. However, if there is only one frequency, amplification is possible with a single pre-emphasis coefficient. Therefore, a sine wave is suitable for this technique, unlike triangular and sawtooth waves. Hence, we can adopt a pre-emphasis technique to configure the parameters in advance, and we need not prepare additional active control models and hardware. The parameters are updated immediately within the next cycle because of the open loop after the pre-emphasis coefficients are set. In other words, to regard the controller as a black box, we need to know only the input-to-output ratio, and detailed modeling is not required. This simplicity allows our system to be easily embedded in applications. Our method using the pre-emphasis technique for a motion-blur compensation system and the experiment conducted to evaluate the method are explained.

We propose a method to extend the corresponding frequency by using a pre-emphasis technique. This method compensates for the gain reduction of a galvanometer mirror in sine-wave path tracking using proportional-integral-differential control.

Metodologia Gain-risarcimento per una scansione sinusoidale di un galvanometro specchio in proporzionale-integrale-differenziale di controllo Utilizzando tecniche di pre-enfasi

Galvanometer mirrors are used for optical applications such as target tracking, drawing, and scanning control because of their high speed and accuracy. ...

Three-electrode Coin Cell Preparation and Electrodeposition Analytics for Lithium-ion Batteries

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and subsequent safety issues becomes increasingly important. In a Li-ion cell setup, the voltage measurement across the positive and negative terminals inherently includes the effect of the cathode and anode which are coupled and sum to the total cell performance. Accordingly, the ability to monitor the degradation aspects associated with a specific electrode is extremely difficult because the electrodes are fundamentally coupled. A three-electrode setup can overcome this problem. By introducing a third (reference) electrode, the influence of each electrode can be decoupled, and the electrochemical properties can be measured independently. The reference electrode (RE) must have a stable potential that can then be calibrated against a known reference, for example, lithium metal. The three-electrode cell can be used to run electrochemical tests such as cycling, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Three-electrode cell EIS measurements can elucidate the contribution of individual electrode impedance to the full cell. In addition, monitoring the anode potential allows the detection of electrodeposition due to lithium plating, which can cause safety concerns. This is especially important for the fast charging of Li-ion batteries in electric vehicles. In order to monitor and characterize the safety and degradation aspects of an electrochemical cell, a three-electrode setup can prove invaluable. This paper aims to provide a guide to constructing a three-electrode coin cell setup using the 2032-coin cell architecture, which is easy to produce, reliable, and cost-effective.

Three-electrode cells are useful in studying the electrochemistry of lithium-ion batteries. Such an electrochemical setup allows the phenomena associated with the cathode and anode to be decoupled and examined independently. Here, we present a guide for construction and use of a three-electrode coin cell with emphasis on lithium plating analytics.

Preparazione delle cellule di tre elettrodi moneta e Analitica di elettrodeposizione per batterie agli ioni di litio

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and ...

Application of Design Aspects in Uniaxial Loading Machine Development

In terms of accurate and precise mechanical testing, machines run the continuum. Whereas commercial platforms offer excellent accuracy, they can be cost-prohibitive, often priced in the $100,000 - $200,000 price range. At the other extreme are stand-alone manual devices that often lack repeatability and accuracy (e.g., a manual crank device). However, if a single use is indicated, it is over-engineering to design and machine something overly elaborate. Nonetheless, there are occasions where machines are designed and built in-house to accomplish a motion not attainable with the existing machines in the laboratory. Described in detail here is one such device. It is a loading platform that enables pure uniaxial loading. Standard loading machines typically are biaxial in that linear loading occurs along the axis and rotary loading occurs about the axis. During testing with these machines, a load is applied to one end of the specimen while the other end remains fixed. These systems are not capable of conducting pure axial testing in which tension/compression is applied equally to the specimen ends. The platform developed in this paper enables the equal and opposite loading of specimens. While it can be used for compression, here the focus is on its use in pure tensile loading. The device incorporates commercial load cells and actuators (movers) and, as is the case with machines built in-house, a frame is machined to hold the commercial parts and fixtures for testing.

Here we present a protocol to develop a pure uniaxial loading machine. Critical design aspects are employed to ensure accurate and reproducible testing results.

Applicazione degli aspetti di progettazione nello sviluppo della macchina di carico uniassiale

In terms of accurate and precise mechanical testing, machines run the continuum. Whereas commercial platforms offer excellent accuracy, they can be ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament fabrication (FFF) is an inexpensive method used most frequently by consumers. Studies with 3D printers have shown that during the printing process particulate and volatile substances are released. Handheld 3D printing pens also use the FFF method but the consumer&#8217;s proximity to the 3D pens gives reason to higher exposure compared to a 3D printer. At the same time, 3D printing pens are often marketed for children who could be more sensitive to the printing emission. The aim of this study was to implement a low cost method to analyze the emissions of 3D printing pens. Polylactide (PLA) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) filaments of different colors were tested. In addition, filaments containing metal and carbon nanotubes (CNTs) were analyzed. An 18.5 L chamber and sampling close to the emission source was used to characterize emissions and concentrations near the breathing zone of the user.
Particle emissions and particle size distributions were measured and the potential release of metal particles and CNTs investigated. Particle number concentrations were found in a range of 105 - 106 particles/cm3, which is comparable to previous reports from 3D printers. Transmission electron microscopy (TEM) analysis showed nanoparticles of the different thermoplastic materials as well as of metal particles and CNTs. High contents of metal were observed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).
These results call for a cautious use of 3D pens due to potential risk to the consumers.

This protocol presents a method to analyze the emission of 3D printing pens. Particle concentration and particle size distribution of the released particle is measured. Released particles are further analyzed with transmission electron microscopy (TEM). Metal content in filaments is quantified by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).

Stampa 3D - Valutazione delle emissioni di particelle di una penna da stampa 3D

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...

Solution Blow Spinning of Polymeric Nano-Composite Fibers for Personal Protective Equipment

Light-weight, protective armor systems typically consist of high modulus (&#62;109 MPa) and high-strength polymeric fibers held in place with an elastic resin material (binder) to form a non-woven, unidirectional laminate. While significant efforts have focused on improving the mechanical properties of the high-strength fibers, little work has been undertaken to improve the properties of the binder materials. To improve the performance of these elastomeric polymer binders, a relatively new and simple fabrication process, known as solution blow spinning, was used. This technique is capable of producing sheets or webs of fibers with average diameters ranging from the nanoscale to the microscale. To achieve this, a solution blow spinning (SBS) apparatus has been designed and built in the laboratory to fabricate non-woven fiber mats from polymer elastomer solutions.
In this study, a commonly used binder material, a styrene-butadiene-styrene block-co-polymer dissolved in tetrahydrofuran, was used to produce nanocomposite fiber mats by adding metallic nanoparticles (NPs), such as iron oxide NPs, that were encapsulated with silicon oil and thus incorporated in the fibers formed via the SBS process. The protocol described in this work will discuss the effects of the various critical parameters involved in the SBS process, including the polymer molar mass, the selection of the thermodynamically appropriate solvent, the polymer concentration in solution, and the carrier gas pressure to assist others in performing similar experiments, as well as provide guidance to optimize the configuration of the experimental setup. The structural integrity and morphology of the resultant non-woven fiber mats were examined using scanning electron microscopy (SEM) and elemental X-ray analysis via energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The goal of this study is to evaluate the effects of the various experimental parameters and material selections to optimize the structure and morphology of the SBS fiber mats.

The primary goal of this study is to describe a protocol to prepare polymeric fiber mats with consistent morphology via solution blow spinning (SBS). We aim to use SBS to develop novel, tunable, flexible polymeric fiber nanocomposites for various applications, including protective materials, by incorporating nanoparticles in a polymer-elastomer matrix.

Solution blow spinning di fibre polimeriche nano-composite per dispositivi di protezione individuale

Light-weight, protective armor systems typically consist of high modulus (&#62;109 MPa) and high-strength polymeric fibers held in place with an elastic ...

Evaluating the Electrochemical Properties of Supercapacitors using the Three-Electrode System

The three-electrode system is a basic and general analytical platform for investigating the electrochemical performance and characteristics of energy storage systems at the material level. Supercapacitors are one of the most important emergent energy storage systems developed in the past decade. Here, the electrochemical performance of a supercapacitor was evaluated using a three-electrode system with a potentiostat device. The three-electrode system consisted of a working electrode (WE), reference electrode (RE), and counter electrode (CE). The WE is the electrode where the potential is controlled and the current is measured, and it is the target of research. The RE acts as a reference for measuring and controlling the potential of the system, and the CE is used to complete the closed circuit to enable electrochemical measurements. This system provides accurate analytical results for evaluating electrochemical parameters such as the specific capacitance, stability, and impedance through cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge (GCD), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Several experimental design protocols are proposed by controlling the parameter values of the sequence when using a three-electrode system with a potentiostat device to evaluate the electrochemical performance of supercapacitors. Through these protocols, the researcher can set up a three-electrode system to obtain reasonable electrochemical results for assessing the performance of supercapacitors.

The protocol describes the evaluation of various electrochemical properties of supercapacitors using a three-electrode system with a potentiostat device.

Valutazione delle proprietà elettrochimiche dei supercondensatori utilizzando il sistema a tre elettrodi

The three-electrode system is a basic and general analytical platform for investigating the electrochemical performance and characteristics of energy ...

The Immersive Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping Platform for the Assessment of Instrumental Activities of Daily Living

A decline in the performance of instrumental activities of daily living (IADLs) has been proposed as a prodromal marker of neurological disease. Existing clinical and performance-based IADL assessments are not feasible for integration into clinical medicine. Virtual reality (VR) is a powerful yet underutilized tool that could advance the diagnosis and treatment of neurological disease. An impediment to the adoption and scaling of VR in clinical neurology is VR-related sickness resulting from sensory inconsistencies between the visual and vestibular systems (i.e., locomotion problem).
The Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping (CC-VRS) platform attempts to solve the locomotion problem by coupling an omnidirectional treadmill with high-resolution VR content, enabling the user to physically navigate a virtual grocery store to simulate shopping. The CC-VRS consists of Basic and Complex shopping experiences; both require walking 150 m and retrieving five items. The Complex experience has additional scenarios that increase the cognitive and motor demands of the task to better represent the continuum of activities associated with real-world shopping. The CC-VRS platform provides objective and quantitative biomechanical and cognitive outcomes related to the user&#39;s IADL performance. Initial data indicate that the CC-VRS results in minimal VR-sickness and is feasible and tolerable for older adults and patients with Parkinson&#39;s disease (PD). The considerations underlying the development, design, and hardware and software technology are reviewed, and initial models of integration into primary care and neurology are provided.

Virtual reality (VR) is a powerful yet underutilized approach to advance the diagnosis and treatment of neurological disease. The Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping platform combines state-of-the-art VR content with an omnidirectional treadmill to quantify instrumental activities of daily living-a proposed prodromal marker of neurological disease.

La piattaforma di shopping immersiva in realtà virtuale della Cleveland Clinic per la valutazione delle attività strumentali della vita quotidiana

A decline in the performance of instrumental activities of daily living (IADLs) has been proposed as a prodromal marker of neurological disease. Existing ...

Development of Efficient OLEDs from Solution Deposition

The use of highly efficient organic emitters based on the thermally activated delayed fluorescence (TADF) concept is interesting due to their 100% internal quantum efficiency. Presented here is a solution deposition method for the fabrication of efficient organic light-emitting diodes (OLEDs) based on a TADF emitter in a simple device structure. This fast, low-cost, and efficient process can be used for all OLED emissive layers that follow the host-guest concept. The fundamental steps are described along with necessary information for further reproduction. The goal to establish a general protocol that can be easily adapted for principal organic emitters currently under study and development.

Presented here is a protocol for the fabrication of efficient, simple, solution-deposited organic light-emitting diodes with low roll-off.