[發明專利]基于裝配界面的機械裝備裝配訓練方法

有效

• 申請號: 201610031608.X
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105489108B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 馬鐵強;張超;孫德濱;蘇陽陽
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周智博;宋鐵軍

基于裝配界面的機械裝備裝配訓練方法,受訓工人通過機械裝備的虛擬裝配場景與實際裝配行為相結合的方式，完成機械裝備的裝配步驟實訓、裝配工具使用培訓及鉗工工藝培訓；該機械裝備裝配訓練方法與純粹的虛擬現實和穿戴式虛擬現實裝配相比，性價比高、體驗度高、使用方便、裝置結構簡潔合理，系統穩定可靠，可大面積的推廣。

技術領域

本發明涉及機械裝備的技術領域，具體地說是一種基于裝配界面的機械裝備裝配訓練方法。

背景技術

對于大型復雜機械裝備，由于結構復雜、零部件多、體積大、重量大、安裝費用高等諸多因素，造成裝配過程復雜、裝配費用高昂。為了保證一線生產任務安全、保質、保量、按時完成，通常不允許新入職的裝配工人直接投入到實際操作，需要經過理論學習、技能培訓和實際操作三步走才能正式上崗。隨著機械行業人才流動加劇，使得裝配工人的培訓任務越來越繁重。為了提高裝配操作的培訓效果，最好的辦法是在機械裝備實物上進行裝配訓練，但這樣又會無形中提高實際操作培訓的成本。為了解決該問題，培訓市場上出現了虛擬裝配訓練軟件，即利用虛擬現實技術對機械裝備裝配過程進行培訓。虛擬裝配訓練軟件完全以計算機軟件模擬機械裝備的裝備過程，可讓裝配工人掌握機械裝備的裝配過程和裝配要點，但裝配工人得不到肢體訓練。隨即一種將數據手套與虛擬現實技術相結合的機械裝備裝配訓練方法出現，通過佩戴數據手套采集裝配工人的肢體動作，將裝配工人的肢體動作反映到虛擬現實場景中的機械裝備裝配過程。該方法需要佩戴數據手套和頭盔等數據采集裝置，并且缺少力、力矩、空間位置以及工具使用等方面的直接體驗，使訓練過程脫離了真實的裝配體驗。而且數據手套和頭盔等可穿戴裝備價格昂貴，無形中增加了機械裝備的裝配訓練成本，在實際應用中效果并不好。

發明內容

發明目的：

本發明提供一種基于裝配界面的機械裝備裝配訓練方法，其目的是解決以下問題：

1、以往機械裝備裝配訓練的理論教學不能滿足需求，而完全采用實物模擬培訓方式又受到經費、場地等諸多因素的限制，培訓手段的局限性使得傳統的裝配訓練方法大面積推廣難度大、成本高。

2、以往裝配工人培訓時間長、工人技能水平提升慢、培訓成本高。而短期的機械裝備裝配訓練，使裝配工人對裝配步驟、方法和手段記憶不清晰和技術得不到強化，往往會造成實際生產中出現裝錯、裝配質量不高、裝配慢等問題。

3、一些基于虛擬現實的機械裝備裝配訓練方法，采用虛擬現實技術進行裝配工人培訓，但純粹的基于軟件層面的虛擬現實技術和穿戴式虛擬現實技術真實體驗度低，缺乏肢體動作響應或空間物理信號的感知，培訓效果并不理想。

技術方案：

本發明提供一種基于裝配界面的機械裝備裝配訓練方法，該方法裝配訓練開始時，首先啟動機械裝備虛擬裝配軟件，通過控件或菜單調出所要訓練裝配工步對應的虛擬裝配場景，驅動裝配界面裝置到達對應的空間位置，開始接收來自于裝配人員通過肢體或裝配工具傳遞來的空間動作和力學信號。裝配人員在裝配訓練過程中，可通過虛擬現實顯示屏幕對部件的空間位置進行實時觀察。此過程中，裝配人員完成了真實的裝配動作，并向裝配訓練裝置輸出真實的力學行為。與此同時作用在裝配界面上的力、力矩、位移、轉角等傳感器實時采集裝配界面上的力學信號和運動信號，并將傳感信號傳遞給上位計算機，經上位計算機計算得到當前裝配步驟的完成情況，并將其反映到當前裝配步驟的虛擬現實場景，展示給裝配工人。

基于裝配界面的機械裝備裝配訓練方法,其特征在于:受訓工人通過機械裝備的虛擬裝配場景與實際裝配行為相結合的方式，完成機械裝備的裝配步驟實訓、裝配工具使用培訓及鉗工工藝培訓；該方法采用虛擬現實屏幕顯示機械裝備的裝配場景、選擇機械裝備的裝配步驟、確認機械裝備及其零部件的當前空間位置；由專門的機械裝置及其傳感系統模擬的機械裝備裝配界面，接受和測量受訓人員的肢體動作和力學行為，將測得數據傳遞給上位計算機，經上位計算機反饋給機械裝備的虛擬裝配場景。