[發明專利]一種基于增強現實的產品質量信息傳遞方法

有效

• 申請號: 201810210279.4
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108492017B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 黃瑞;程云;蔣俊鋒;陳正鳴
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04;G06T7/70;G06T17/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 丁濤

本發明公開了一種基于增強現實的產品質量信息傳遞方法，以MBD表示的三維CAD模型為信息輸入源，提取基于制造特征的產品質量信息；生成CAD模型圖像集，并在生成過程中，構建圖像與制造特征的關聯關系；最后把制造現場圖像與模板圖像匹配，將相似度最高的模板圖像對應的虛擬攝像機姿態參數為外置攝像機的初始姿態，實現產品質量信息疊加到真實的制造現場場景中。本發明將制造特征作為產品質量信息的基本載體，滿足操作人員只需檢測指定特征的需求；并通過構建圖像與制造特征的關聯關系，滿足操作人員在不同視角下對零件可視特征的要求；利用跟蹤注冊技術，再結合外部數據庫，實現了將產品質量信息傳遞到制造現場的需求，提高了檢測的效率和質量。

技術領域

本發明涉及一種基于增強現實的產品質量信息傳遞方法，屬于制造產品檢測領域。

背景技術

近年來，MBD(Model Based Definition)的概念和方法在制造業得到了廣泛的關注與青睞。MBD通過直接在產品三維模型上標注尺寸、公差技術要求等信息，將三維模型作為產品設計、制造、檢測等信息表示唯一的載體，可以有效避免傳統產品設計制造過程中三維模型和二維圖紙頻繁切換所帶來的數據不一致性、理解歧義和協同低效性等弊端，顯著改進和支持數字化設計與制造的協同、并行和集成，其出現為面向制造現場的零件質量檢測提供了有利的條件。

雖然現在的產品制造現場通過一些便捷式移動設備(桌面型、膝上型或者平板電腦)來可視化產品MBD模型上攜帶的產品質量信息(Product Manufacturing Information,簡稱PMI)，以此來指導加工、質檢等工作。但是，這種可視化方式展示的產品質量信息要求操作人員將注意力沉浸到虛擬的環境中，精神負擔較重，并且難以同時感受真實環境中零件的狀況，導致加工、質檢操作不夠直觀高效，并且這種方式需要操作人員將注意力在零件的物理模型和數字模型之間進行頻繁切換，導致效率低下。因此，如何實時、準確的將零件數字模型攜帶的產品質量信息傳遞到零件制造現場，是提高產品檢測效率與質量急需解決的問題。

增強現實(Augmented Reality，簡稱AR)是對真實環境的增強，將計算機生成的虛擬信息實時、準確的疊加到真實場景當中。目前常用的跟蹤注冊技術有基于硬件的AR跟蹤技術和基于視覺的AR跟蹤技術?；谝曈X的跟蹤是利用視頻當前幀的圖像特征(點、線、面和邊緣等)來估計當前攝像機位姿；基于硬件的跟蹤技術是利用傳感器設備測量攝像機的位姿，常用的有電磁跟蹤技術、慣性跟蹤技術等，電磁跟蹤技術缺點跟蹤范圍有限，而且不適宜在制造現場這樣的環境；慣性跟蹤技術雖然設備便于攜帶，可以用于戶外等，但是其跟蹤精度低下，并且價格昂貴；所以基于視覺與基于硬件的跟蹤方法相比，基于視覺的跟蹤技術設備簡單、成本低廉、空間靈活等。基于視覺的跟蹤技術可以分為基于人工標記的跟蹤注冊技術和基于無標記的跟蹤注冊技術。

基于人工標記的跟蹤注冊技術在目前的增強現實系統中是較為成熟和實際應用最為廣泛的跟蹤注冊技術，如vuforia sdk、ARTool Kit和ARTag。但是這種方法存在的主要缺陷是需要事先在確定的場景放置標記物，然而在一些諸如大型建筑物、遺跡等環境中顯然不切實際，導致場景應用具有局限性，在實際的操作過程也不夠靈活。結合我們的制造現場環境以及產品的結構實際問題，標記是難以放置在產品上。因此該方法并不適合運用到我們的產品檢測方面。

基于無標記的跟蹤注冊技術通過預先獲取的先驗知識和攝像機捕捉的實時視頻，獲得相機與對象間的位姿關系，最終實現將虛擬物體疊加到真實場景中。由于不需要事先制作和放置標識物，并且無標志點注冊方法在使用上比較靈活，基于無標記的跟蹤技術在制造業領域得到了廣泛的運用。

發明內容

本發明提出一種基于增強現實的產品質量信息傳遞方法，提供了一種面向制造現場的產品質量信息傳遞框架，有效的解決了現有的通過二維圖紙或者移動設備來可視化產品MBD模型上攜帶的產品質量信息來指導加工、質檢等工作，導致操作人員需要頻繁的切換注意力問題以及檢測效率低下等問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：