增強現(xiàn)實維修誘導系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、民用航空發(fā)動機是結構極其復雜、技術高度密集的大型復雜機電系統(tǒng)，使用和維修過程對人員技術水平有極高的要求，因此，以提高民航機務人員維修水平，降低維修難度為目標，開展維修技術與方法的研究，具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。本文以航空發(fā)動機外場典型維修工作為例，將可穿戴式輔助維修基本理論和增強現(xiàn)實技術相結合，對其中涉及的數(shù)字化維修關鍵技術進行了深入研究，開發(fā)了一種以維修人員為中心的人性化、智能化的維修輔助系統(tǒng)，對維修人員進行培訓和指導，可以降低維

2、修作業(yè)難度、減少作業(yè)差錯。現(xiàn)將文中的主要工作內容及創(chuàng)新點總結如下： （1）提出了基于自然特征的增強現(xiàn)實系統(tǒng)注冊算法理論模型，將復雜的無標志注冊問題分解為特征提取、特征匹配、三維重建、虛實融合四個可操作的具體問題，利用虛擬視覺伺服和從運動中恢復結構的技術，通過跟蹤圖像序列的點特征和線特征，實現(xiàn)了基于自然特征的增強現(xiàn)實注冊算法，實驗結果驗證了該方法的有效性。 （2）在研究視線跟蹤技術基本原理的基礎上，通過電磁式位置跟蹤器和共

3、面四彩色標志點位置跟蹤算法，構建了頭部靜止和頭部自由運動兩套視線跟蹤系統(tǒng)，通過實驗數(shù)據(jù)分析平均跟蹤誤差分別為 和 ，滿足維修誘導系統(tǒng)精度要求；通過將視線跟蹤系統(tǒng)和增強現(xiàn)實光學透視式頭盔集成，構建了具有視線跟蹤功能的增強現(xiàn)實自然交互式頭盔，為增強現(xiàn)實維修誘導系統(tǒng)的研制打下了良好的基礎。 （3）增強現(xiàn)實維修誘導系統(tǒng)中誘導信息的組織和表達是個關鍵問題，本文將維修手冊操作步驟、EBOM表和虛擬樣機數(shù)據(jù)對應起來，構建了交互式電子手冊（IE

4、TM）原型系統(tǒng)，將設計部門的飛機虛擬樣機數(shù)據(jù)轉換成增強現(xiàn)實維修誘導系統(tǒng)所需要并能夠在增強場景中迅速、逼真展示的樣機模型，大大提高了模型質量和建模效率。 （4）利用面向對象和多媒體同步Petri網(wǎng)建模技術構建了包含維修工作描述模型、維修作業(yè)指導模型和維修人員能力評估模型的維修誘導任務網(wǎng)（MGTN），較好地解決了維修工作描述，信息同步和用戶交互，用戶維修能力評估三個關鍵問題。以MGTN工作流程控制模塊為核心，命令解釋模塊和運動感知模