CN109448126B - 一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统及其使用方法 - Google Patents

一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统及其使用方法，使用头戴式混合现实设备，搭建修理辅助系统，包括用于登录认证的登录管理身份认证模块，用于演示的全息三维模型展示模块，用于讲解操作的图像、音频、视频展示模块，用于叠加现实与虚拟场景的全息三维动画叠加展示模块，用于手势交互与语音交互的的手势识别交互处理模块和语音识别交互处理模块，用于扫描与匹配数据库特征信息的二维码及图像识别模块以及用于上传和保存维修记录的操作记录模块。本发明操作简便，对维修人员易上手，能够更新维修数据，直观展示维修操作，详细记录维修过程便于企业追溯管理，大大提高了航空装备维修效率。

Description

一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及航空装备修理辅助技术领域，具体的说是一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统及其使用方法。
背景技术
航空装备修理工作复杂，步骤多，难度高，修理人员需随时查阅修理工艺规程手册，传统纸质手册查询检索过程繁琐、容易沾染油污、工艺更新换版打印滞后、工艺步骤不直观，目前行业内正逐步推进无纸化工艺系统，利用台式电脑、笔记本、平板等终端设备展示电子版修理工艺规程，但此类终端设备在航空装备修理中携带不便、信息展现形式单一、沉浸感不强、手动敲击或触摸交互困难、频繁切换视线带来安全隐患。
混合现实是一种综合虚拟现实和增强现实的新型展现方式，它合并现实和虚拟世界，产生新的可视化环境。相对于传统的虚拟现实和增强现实，混合现实设备首先要对真实空间进行扫描识别，然后再将虚拟景象融合到真实空间中，混合现实设备提供了用户与实际现实场景的多种交互方式。基于混合现实技术研发的航空装备修理辅助系统，可将文字、图片、音频、视频、动画、三维模型等多种形式的虚拟信息，叠加到装备修理现场真实场景中，并可通过视线、手势、语音等多种交互方式与系统进行交互操作，为系统使用人员提供装备内部结构展示、工作原理演示、修理工艺查询、修理教学视频播放、修理工具工装提示、修理关键重要步骤提醒、实时拍摄记录等辅助功能，有效提高航空装备修理的工作效率和工作质量。
通过查阅国内外相关文献资料，目前尚没有基于混合现实的航空装备修理辅助系统在行业中应用案例。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统及其使用方法，以解决传统纸质工艺和无纸化工艺模式的携带不便、查询检索过程繁琐、工艺步骤不直观、信息展现形式单一、沉浸感不强、交互困难等问题，有效提高航空装备修理的工作效率和工作质量。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统，包括用于登录认证的登录管理身份认证模块，用于演示的全息三维模型展示模块，用于讲解操作的图像、音频、视频展示模块，用于叠加现实与虚拟场景的全息三维动画叠加展示模块，用于手势交互与语音交互的的手势识别交互处理模块和语音识别交互处理模块，用于扫描与匹配数据库特征信息的二维码及图像识别模块以及用于上传和保存维修记录的操作记录模块。
所述登录管理身份认证模块用于验证操作人员登录身份和权限，获取对应名下工作任务和关联修理对象工艺数据包。
所述全息三维模型展现模块，用于展现修理对象的全息三维模型，操作人员可通过手势与模型进行交互，包括放大、缩小、旋转、移动、半透明、分解、合并等。
所述图像音频视频展示模块，用于向操作人员展示包括修理对象的产品图片、原始工艺图纸、工具工装图片、操作语音提示、操作教学视频等内容，便于操作人员随时查阅修理工艺中每一步具体内容。
所述全息三维动画叠加展示模块，用于将操作步骤指导性操作及使用的工具，利用全息三维动画方式叠加在修理对象实物上进行播放演示，操作人员只需参照演示内容，用演示的工具在演示的部位进行操作。
所述手势识别交互处理模块，用于操作人员与系统之间通过指定手势进行交互操作，包括在空中虚拟点击进行虚拟模型的拾取、放置以及按钮的触发操作，拇指与食指捏合移动用于对虚拟模型进行移动和缩放操作；
所述语音识别交互处理模块，用于操作人员与系统之间通过指定语音指令进行交互操作。
所述二维码及图像识别模块，用于扫描识别二维码或者修理对象图像信息，当识别的特征点与系统数据库匹配时，系统将加载对应的修理对象三维模型进行展示。
所述操作记录模块，用于在操作过程中记录已实施的步骤，捕捉关键步骤操作画面或录制操作视频，与任务号关联作为质量记录进行上传归档。
所述航空装备修理辅助系统搭载于头戴式混合现实设备。
一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统的使用方法，包括步骤：
s1)工艺技术人员从数字化工艺系统中导出各修理对象修理工艺并进行编辑转换，生成混合现实数据包；
s2)操作人员去现场作业前，下载修理部位或产品的任务及关联数据包到混合现实设备；
s3)操作人员到达作业现场后，佩戴混合现实设备，启动航空装备修理辅助系统，通过语音命令录入工号密码进行登录身份验证，系统展现操作人员名下修理任务，操作人员通过手势识别点选指定任务，或者通过扫描修理部位或产品标识，由系统自动识别对应修理对象，展现全息三维模型；
s4)操作人员通过手势与模型进行交互，如放大、缩小、旋转、移动、半透明、分解、合并等，用于直观了解修理对象的产品结构、工作原理；
s5)操作人员通过手势虚拟点击“图片”“视频”“工具”等虚拟按钮，查看修理对象的包括产品图片、原始工艺图纸、工具工装图片、操作语音提示、操作教学的视频内容；
s6)操作人员通过手势虚拟点击“操作辅助”虚拟按钮，系统将操作步骤特别是关键重要步骤指导性操作及使用的工具，利用全息三维动画方式叠加在修理对象实物上进行播放演示，操作人员只需参照演示内容，用演示的工具在演示的部位进行操作，操作人员可通过手势或语音指令切换演示步骤；
s7)操作作业结束后，操作人员通过手势在系统中确认结束任务，取下混合现实设备，回到办公场所后，上传设备操作记录；
s8)质量检查人员可查询操作步骤和操作过程拍摄图片或视频，作为产品质量追溯依据。
本发明的有益效果是：
(1)携带使用更方便，修理作业中移动操作不受影响；
(2)可戴手套进行修理作业，解放双手，提高修理作业工作效率，操作人员不用频繁在修理对象和纸质工艺或平板电脑间切换视线，减少分心，降低误操作及事故风险；
(3)提高了工艺查询检索效率；
(4)避免传统纸质工艺换版时的批量打印工作，高效节约环保；
(5)展示直观，沉浸感更强，指导性和提示作用更强，操作人员对修理工艺的掌握更透彻，有效提高工作效率和作业质量；
(6)维修记录归档，方便发现质量问题后进行追查，提高企业质量管理效率和效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的系统功能模块图；
图2为本发明的使用方法示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1所示的系统功能模块图：
一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统，包括用于登录认证的登录管理身份认证模块，用于演示的全息三维模型展示模块，用于讲解操作的图像、音频、视频展示模块，用于叠加现实与虚拟场景的全息三维动画叠加展示模块，用于手势交互与语音交互的的手势识别交互处理模块和语音识别交互处理模块，用于扫描与匹配数据库特征信息的二维码及图像识别模块以及用于上传和保存维修记录的操作记录模块。
所述的登录管理身份认证模块用于验证操作人员登录身份和权限，获取对应名下工作任务和关联修理对象工艺数据包。
所述全息三维模型展现模块，用于展现修理对象的全息三维模型，操作人员可通过手势与模型进行交互，包括放大、缩小、旋转、移动、半透明、分解、合并等。所述全息三维模型展现模块将修理对象三维模型进行全息展现，操作人员可通过手势或语音指令交互展现包括文字、图片、音频、视频等多媒体信息，对比现有技术，更加的直观，沉浸感更强，操作人员对修理工艺的掌握更透彻，有效提高工作效率和作业质量
所述图像音频视频展示模块，用于向操作人员展示包括修理对象的产品图片、原始工艺图纸、工具工装图片、操作语音提示、操作教学视频等内容，便于操作人员随时查阅修理工艺中每一步具体内容。
所述全息三维动画叠加展示模块，用于将操作步骤指导性操作及使用的工具，利用全息三维动画方式叠加在修理对象实物上进行播放演示，操作人员只需参照演示内容，用演示的工具在演示的部位进行操作，对比现有技术，指导性和提示作用更强，有效提高工作效率和作业质量。
所述手势识别交互处理模块，用于操作人员与系统之间通过指定手势进行交互操作，包括在空中虚拟点击进行虚拟模型的拾取、放置以及按钮的触发操作，拇指与食指捏合移动用于对虚拟模型进行移动和缩放操作；
所述语音识别交互处理模块，用于操作人员与系统之间通过指定语音指令进行交互操作。
本发明中的手势识别交互处理模块和语音识别交互处理模块，可通过手势和语音指令与系统进行交互操作，不用平托纸质工艺或笔记本、平板电脑，不用点击鼠标、敲击键盘或者触摸屏幕，可戴手套进行修理作业，解放双手，提高修理作业工作效率，操作人员不用频繁在修理对象和纸质工艺或平板电脑间切换视线，减少分心，降低误操作及事故风险
所述二维码及图像识别模块，用于扫描识别二维码或者修理对象图像信息，当识别的特征点与系统数据库匹配时，系统将加载对应的修理对象三维模型进行展示。
所述操作记录模块，用于在操作过程中记录已实施的步骤，捕捉关键步骤操作画面或录制操作视频，与任务号关联作为质量记录进行上传归档，方便发现质量问题后进行追查，提高企业质量管理效率和效果。
所述航空装备修理辅助系统搭载于头戴式混合现实设备，采用头戴式混合现实设备，相比传统纸质工艺或笔记本、平板等设备，携带使用更方便，修理作业中移动操作不受影响。
如图2所示的使用方法示意图：
一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统的使用方法，包括步骤：
s1)工艺技术人员从数字化工艺系统中导出各修理对象修理工艺并进行编辑转换，生成混合现实数据包；
s2)操作人员去现场作业前，下载修理部位或产品的任务及关联数据包到混合现实设备；
s3)操作人员到达作业现场后，佩戴混合现实设备，启动航空装备修理辅助系统，通过语音命令录入工号密码进行登录身份验证，系统展现操作人员名下修理任务，操作人员通过手势识别点选指定任务，或者通过扫描修理部位或产品标识，由系统自动识别对应修理对象，展现全息三维模型；
s4)操作人员通过手势与模型进行交互，如放大、缩小、旋转、移动、半透明、分解、合并等，用于直观了解修理对象的产品结构、工作原理；
s5)操作人员通过手势虚拟点击“图片”“视频”“工具”等虚拟按钮，查看修理对象的包括产品图片、原始工艺图纸、工具工装图片、操作语音提示、操作教学的视频内容；
s6)操作人员通过手势虚拟点击“操作辅助”虚拟按钮，系统将操作步骤特别是关键重要步骤指导性操作及使用的工具，利用全息三维动画方式叠加在修理对象实物上进行播放演示，操作人员只需参照演示内容，用演示的工具在演示的部位进行操作，操作人员可通过手势或语音指令切换演示步骤；
s7)操作作业结束后，操作人员通过手势在系统中确认结束任务，取下混合现实设备，回到办公场所后，上传设备操作记录；
s8)质量检查人员可查询操作步骤和操作过程拍摄图片或视频，作为产品质量追溯依据。
所述步骤s1)与步骤s2)中只需下载作业任务时同步下载关联工艺数据包即可，避免传统纸质工艺换版时的批量打印工作，高效节约环保
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统，其特征在于：包括用于登录认证的登录管理身份认证模块，用于演示的全息三维模型展示模块，用于讲解操作的图像、音频、视频展示模块，用于叠加现实与虚拟场景的全息三维动画叠加展示模块，用于手势交互与语音交互的手势识别交互处理模块和语音识别交互处理模块，用于扫描与匹配数据库特征信息的二维码及图像识别模块以及用于上传和保存维修记录的操作记录模块；所述登录管理身份认证模块用于验证操作人员登录身份和权限，获取对应名下工作任务和关联修理对象工艺数据包；所述全息三维模型展现模块，用于展现修理对象的全息三维模型，操作人员可通过手势与模型进行交互，包括放大、缩小、旋转、移动、半透明、分解、合并；所述图像音频视频展示模块，用于向操作人员展示包括修理对象的产品图片、原始工艺图纸、工具工装图片、操作语音提示、操作教学视频内容，便于操作人员随时查阅修理工艺中每一步具体内容；所述全息三维动画叠加展示模块，用于将操作步骤指导性操作及使用的工具，利用全息三维动画方式叠加在修理对象实物上进行播放演示，操作人员只需参照演示内容，用演示的工具在演示的部位进行操作；
所述手势识别交互处理模块，用于操作人员与系统之间通过指定手势进行交互操作，包括在空中虚拟点击进行虚拟模型的拾取、放置以及按钮的触发操作，拇指与食指捏合移动用于对虚拟模型进行移动和缩放操作；
所述语音识别交互处理模块，用于操作人员与系统之间通过指定语音指令进行交互操作；所述二维码及图像识别模块，用于扫描识别二维码或者修理对象图像信息，当识别的特征点与系统数据库匹配时，系统将加载对应的修理对象三维模型进行展示；所述操作记录模块，用于在操作过程中记录已实施的步骤，捕捉关键步骤操作画面或录制操作视频，与任务号关联作为质量记录进行上传归档。
2.根据权利要求1所述的一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统，其特征在于：所述航空装备修理辅助系统搭载于头戴式混合现实设备。
3.一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统的使用方法，根据权利要求1至2中任一项所述的一种基于混合现实的航空装备修理辅助系统，其特征在于：包括步骤：
s1）工艺技术人员从数字化工艺系统中导出各修理对象修理工艺并进行编辑转换，生成混合现实数据包；
s2）操作人员去现场作业前，下载修理部位或产品的任务及关联数据包到混合现实设备；
s3）操作人员到达作业现场后，佩戴混合现实设备，启动航空装备修理辅助系统，通过语音命令录入工号密码进行登录身份验证，系统展现操作人员名下修理任务，操作人员通过手势识别点选指定任务，或者通过扫描修理部位或产品标识，由系统自动识别对应修理对象，展现全息三维模型；
s4）操作人员通过手势与模型进行交互，如放大、缩小、旋转、移动、半透明、分解、合并，用于直观了解修理对象的产品结构、工作原理；
s5）操作人员通过手势虚拟点击“图片”“视频”“工具”虚拟按钮，查看修理对象的包括产品图片、原始工艺图纸、工具工装图片、操作语音提示、操作教学的视频内容；
s6）操作人员通过手势虚拟点击“操作辅助”虚拟按钮，系统将操作步骤特别是关键重要步骤指导性操作及使用的工具，利用全息三维动画方式叠加在修理对象实物上进行播放演示，操作人员只需参照演示内容，用演示的工具在演示的部位进行操作，操作人员可通过手势或语音指令切换演示步骤；
s7）操作作业结束后，操作人员通过手势在系统中确认结束任务，取下混合现实设备，回到办公场所后，上传设备操作记录；
s8）质量检查人员可查询操作步骤和操作过程拍摄图片或视频，作为产品质量追溯依据。
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