[發明專利]一種基于投影顯示的AR緊固件輔助裝配系統及方法

有效

• 申請號: 202110487087.X
• 申請日: 2021-05-04
• 公開（公告）號: CN113220121B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 王淑俠;韓澍;何衛平;康晶晶
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/14;G06Q50/04;G06T7/80;G06T19/00
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

本發明公開了一種基于投影顯示的AR緊固件輔助裝配系統及方法，包括工藝數據庫模塊、AR智能引導模塊、裝配檢測模塊和集成控制模塊；將抽象的裝配指導工藝以AR可視化的方式投影在裝配操作現場，并對裝配結果予以實時檢測反饋，降低作業人員認知負擔，提高裝配效率，降低裝配錯誤率。本發明通過投影顯示的AR技術將復雜抽象的緊固件裝配工藝信息進行AR可視化，無縫融合于物理裝配場景，簡明直觀地呈現于操作者眼前，降低了對裝配操作者的研讀工藝的認知水平和經驗判斷能力的要求。

技術領域

本發明屬于AR技術領域，具體涉及一種AR緊固件輔助裝配系統及方法。

背景技術

增強現實技術(AR)是一項將真實世界與虛擬世界“無縫”集成融合的新興技術。在智能制造系統中，增強現實技術提供了人、機、物融合共通的交互方式，打破了虛擬物體和現實環境的邊界，人與制造系統融為一體。在制造業中，增強現實技術由于其具有虛實結合的獨特性，特別是在復雜產品的輔助裝配領域有著明顯的優勢和廣闊的應用前景。

在高端裝備制造產業中，裝配環節是產品生命周期的重要組成部分，關系到產品的質量、成本和性能。特別是在航空航天制造領域，產品裝配具有多品種、變批量的特點，人工裝配操作仍占據重要地位。現階段的產品裝配工藝趨于分支多樣化、密集化，不同零部件的數量與裝配要求差異巨大，裝配位置空間狹小，操作工況復雜，而且產品的零部件數量、種類繁多，裝配件之間協調關系復雜，質量要求高，對裝配操作人員的工藝理解水平和操作熟練程度有著較高要求。

AR技術的在人工輔助裝配領域的應用，解決了裝配步驟繁瑣、裝配工藝可視化程度低的問題，這對于提高整個產品的質量，縮短制造時間具有重要意義。但是，現階段基于AR的輔助裝配，大多是針對單個零件的裝配引導指示，局限于固定操作規程，輔助引導的目的大多側重于特征指示、路徑規劃、裝配位姿等裝配過程，這種按步引導的方式適用于裝配過程中相同零件數量較少，結構復雜、約束較多，裝配先后順序要求嚴格的特定零部件裝配，不適用于緊固件的批量引導裝配。緊固件的裝配工藝操作流程相對簡單，要求將同一裝配工序中將相同型號的緊固件正確、高效地裝配至對應位置，裝配過程一般以零件組為單位，相同型號緊固件具有完全互換性，因而對零件裝配的路徑、順序沒有嚴格要求，針對這種情況的輔助裝配的目的應側重于裝配結果，防止緊固件的錯裝漏裝，提高裝配效率。

增強現實技術在緊固件輔助裝配領域的應用，大大提高了裝配工藝信息可視化水平，在真實的裝配場景中融合疊加虛擬的數字圖像形式的引導信息，降低裝配人員對裝配工藝的認知成本，簡化操作與決策難度，提高裝配作業人員的真實感和準確度，提高緊固件的裝配效率和質量。

文獻“申請公布號為CN109491497A中國發明專利”公開了一種基于增強現實技術的人工輔助裝配應用系統，包括內容編輯子系統及實時引導子系統，將增強裝配工藝以三維模型、圖像的形式渲染在真實裝配場景中，引導現場工人的裝配操作，減少了認知記憶負擔，提高裝配效率。但是這種以裝配過程為導向的AR引導方式，適用于相同零件數量較少、結構復雜、約束較多，裝配先后順序要求嚴格的產品裝配場景，不適用于緊固件的批量裝配引導。同一裝配工步的緊固件具有完全互換性，沒有嚴格的裝配先后的順序要求，是零件組為單位，而且該系統缺少檢測反饋環節，造成裝配工藝的不連續，影響作業效率。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種基于投影顯示的AR緊固件輔助裝配系統及方法，包括工藝數據庫模塊、AR智能引導模塊、裝配檢測模塊和集成控制模塊；將抽象的裝配指導工藝以AR可視化的方式投影在裝配操作現場，并對裝配結果予以實時檢測反饋，降低作業人員認知負擔，提高裝配效率，降低裝配錯誤率。本發明通過投影顯示的AR技術將復雜抽象的緊固件裝配工藝信息進行AR可視化，無縫融合于物理裝配場景，簡明直觀地呈現于操作者眼前，降低了對裝配操作者的研讀工藝的認知水平和經驗判斷能力的要求。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一種基于投影顯示的AR緊固件輔助裝配系統，包括工藝數據庫模塊、AR智能引導模塊、裝配檢測模塊和集成控制模塊；