增強現(xiàn)實維修誘導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、民用航空發(fā)動機是結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜、技術(shù)高度密集的大型復(fù)雜機電系統(tǒng)，使用和維修過程對人員技術(shù)水平有極高的要求，因此，以提高民航機務(wù)人員維修水平，降低維修難度為目標，開展維修技術(shù)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(shù)相結(jié)合，對其中涉及的數(shù)字化維修關(guān)鍵技術(shù)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(xùn)和指導(dǎo)，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(nèi)容及創(chuàng)新點總結(jié)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(fù)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(fù)結(jié)構(gòu)的技術(shù)，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(jié)果驗證了該方法的有效性。 （2）在研究視線跟蹤技術(shù)基本原理的基礎(chǔ)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(gòu)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(dǎo)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(xué)透視式頭盔集成，構(gòu)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(dǎo)系統(tǒng)的研制打下了良好的基礎(chǔ)。 （3）增強現(xiàn)實維修誘導(dǎo)系統(tǒng)中誘導(dǎo)信息的組織和表達是個關(guān)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(yīng)起來，構(gòu)建了交互式電子手冊（IE

4、TM）原型系統(tǒng)，將設(shè)計部門的飛機虛擬樣機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成增強現(xiàn)實維修誘導(dǎo)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(zhì)量和建模效率。 （4）利用面向?qū)ο蠛投嗝襟w同步Petri網(wǎng)建模技術(shù)構(gòu)建了包含維修工作描述模型、維修作業(yè)指導(dǎo)模型和維修人員能力評估模型的維修誘導(dǎo)任務(wù)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(guān)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