[發(fā)明專利]一種移動投影式裝配工藝引導(dǎo)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211421876.4
• 申請日: 2022-11-14
• 公開（公告）號: CN115731170A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟少華;陳暢宇;劉廣通;孫剛;劉遠(yuǎn);傅浩;趙璐;牛鎏;胡瑞欽;章潛;田蔚瀚;趙科;周臘琴
• 申請（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/73;G06T7/80;G06T17/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11435
• 代理人: 郭棟梁

本技術(shù)屬于裝配制造領(lǐng)域，具體涉及一種用于離散制造行業(yè)的人工裝配操作工藝引導(dǎo)系統(tǒng)。所述裝配工藝引導(dǎo)系統(tǒng)包括工藝設(shè)計(jì)模塊、工藝投影引導(dǎo)模塊、狀態(tài)檢測模塊，所述工藝設(shè)計(jì)模塊用于生成裝配體三維結(jié)構(gòu)化工藝數(shù)據(jù)包；所述工藝投影引導(dǎo)模塊實(shí)現(xiàn)工藝引導(dǎo)模型與物理對象的虛實(shí)融合，將投影面片和工藝信息投影在在裝配對象指定位置，以直觀的形式呈現(xiàn)給操作人員；所述狀態(tài)檢測模塊用于對裝配結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。所述裝配工藝引導(dǎo)系統(tǒng)可避免諸如混淆、遺忘、過渡作業(yè)等失誤，最小化工藝文件查閱、做標(biāo)識等非增值性作業(yè)項(xiàng)目，提升產(chǎn)品裝配效率以及質(zhì)量穩(wěn)定性。

發(fā)明領(lǐng)域

本技術(shù)屬于裝配制造領(lǐng)域，具體涉及一種用于離散制造行業(yè)的人工裝配操作工藝引導(dǎo)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

裝配是產(chǎn)品制造過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接影響到其性能、成本以及可靠性。對于以航天為代表的離散制造行業(yè)，由于產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件數(shù)量大、機(jī)/電/熱耦合、來料一致性差等特點(diǎn)，整個(gè)裝配環(huán)節(jié)自動化程度較低，大多依賴人工進(jìn)行操作和檢驗(yàn)。在裝配過程中，操作人員往往承擔(dān)著多種工序的裝配任務(wù)。每種裝配任務(wù)都包含大量的裝配工藝信息，使用傳統(tǒng)的裝配作業(yè)指導(dǎo)手冊或工藝看板系統(tǒng)時(shí)，操作人員需要經(jīng)過信息理解和轉(zhuǎn)換，才能得到有用的信息，整個(gè)過程耗費(fèi)時(shí)間長，工作效率低，給操作人員的記憶和認(rèn)知能力造成負(fù)擔(dān)，尤其是在衛(wèi)星裝配中，每個(gè)站點(diǎn)包含了幾十個(gè)工序，每個(gè)工序又由若千個(gè)工步組成，工藝信息查閱工作量大，難免有疏忽、遺漏、誤操作等情況發(fā)生。此外，過程跟檢模式下檢測要求穿插在裝配工藝文件中，需要操作人員和檢測人員交叉配合，邊裝邊檢，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入，大大提升了裝配工藝信息可視化水平。通過將虛擬的工藝信息實(shí)時(shí)疊加在真實(shí)的裝配場景中，以較為直觀的形式展示給操作人員，使其能夠快速、高質(zhì)量地完成裝配任務(wù)。文獻(xiàn)“申請公布號為CN109491497A中國發(fā)明專利”公開了一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人工輔助裝配應(yīng)用系統(tǒng)，包括內(nèi)容編輯子系統(tǒng)及實(shí)時(shí)引導(dǎo)子系統(tǒng)，將輕量化模型、零件位姿、裝配工藝等信息編輯成增強(qiáng)裝配工藝步驟文件，與裝配現(xiàn)場視頻進(jìn)行渲染融合，引導(dǎo)現(xiàn)場工人的裝配操作。文獻(xiàn)“申請公布號為“CN112734945B中國發(fā)明專利”公開了一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的裝配引導(dǎo)方法、系統(tǒng)及應(yīng)用，包括視覺模塊、演算模塊和播放模塊，將裝配信息和零件輪廓信息高亮顯示，引導(dǎo)操作人員完成裝配作業(yè)。文獻(xiàn)“申請公布號為CN113220121A中國發(fā)明專利”公開了一種基于投影顯示的AR緊固件輔助裝配系統(tǒng)及方法，包括工藝數(shù)據(jù)庫模塊、AR智能引導(dǎo)模塊、裝配檢測模塊和集成控制模塊，將裝配指導(dǎo)工藝以AR可視化的方式投影在裝配現(xiàn)場，并對裝配結(jié)果予以實(shí)時(shí)檢測反饋，提高裝配效率，降低裝配錯(cuò)誤率。

上述裝配引導(dǎo)系統(tǒng)均適用于固定工作站，通過視覺識別特定標(biāo)識進(jìn)行場景定位與模型注冊，需要提前在三維模型和實(shí)際裝配場景設(shè)置靶標(biāo)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、現(xiàn)場標(biāo)定等準(zhǔn)備工作量大，在多品種混線生產(chǎn)中效能提升有限。

本發(fā)明擬以三維模型為載體構(gòu)建可視化工藝數(shù)據(jù)包，通過移動式投影裝置將數(shù)字模型、作業(yè)指令在作業(yè)區(qū)域?qū)崟r(shí)疊加在實(shí)物上，輔助操作人員對工藝的正確理解與執(zhí)行，避免諸如混淆、遺忘、過渡作業(yè)等失誤，最小化工藝文件查閱、做標(biāo)識等非增值性作業(yè)項(xiàng)目，提升產(chǎn)品裝配效率以及質(zhì)量穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種移動投影式裝配工藝引導(dǎo)系統(tǒng)及方法，通過三模型與實(shí)際場景的輪廓匹配進(jìn)行目標(biāo)跟蹤與定位，將三維結(jié)構(gòu)化的裝配信息投影至裝配對象對應(yīng)位置，在引導(dǎo)操作人員進(jìn)行裝配作業(yè)的同時(shí)，采集裝配結(jié)果的圖像信息進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)的自動記錄和判讀，具有跟蹤速度快、定位精度高、檢測準(zhǔn)確率高、現(xiàn)場準(zhǔn)備工作少等特點(diǎn)，尤其適用于衛(wèi)星、飛船等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的裝配引導(dǎo)與檢測。