CN113642172A - 用于微组装工艺的仿真操作方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于微组装工艺的仿真操作系统及方法，涉及微组装工艺技术领域。该系统的虚拟漫游巡查系统用于以原始比例尺还原微组装工艺设备，生成虚拟仿真环境；实时监控系统用于对现实中的微组装工艺的操作过程进行监控，获取操作影像；虚拟漫游巡查系统还用于获取现实中的微组装工艺的操作过程中产生的操作数据；虚拟操作培训系统用于根据操作影像和操作数据，让使用者在虚拟仿真环境中进行微组装工艺的虚拟操作。本发明适用于微组装工艺的仿真模拟，在提升培训效率的同时还可以降低物料成本，能够提高操作的真实感和评价的可靠性，对于微组装这种操作要求较高的工艺，能够提高模拟仿真训练的效果。
Description
技术领域
本发明涉及微组装工艺技术领域，尤其涉及一种用于微组装工艺的仿真操作方法及系统。
背景技术
目前，在TR模块的生产过程中，随着产品型号和产量的不断增加，微组装工艺人员需要大量的实物进行前期验证，得到理想的工艺参数，而一线员工也需要大量的物料进行微组装操作培训来提升生产效率，然而，这会导致额外的物料损耗，导致训练成本提高，而传统的模拟仿真方法的操作感很差，对于微组装这种操作要求较高的工艺适用性差，无法完全模拟操作过程，导致现有的模拟仿真训练效果差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于微组装工艺的仿真操作方法及系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种用于微组装工艺的仿真操作系统，包括：实时监控系统、虚拟漫游巡查系统和虚拟操作培训系统，其中：
所述虚拟漫游巡查系统用于以原始比例尺还原微组装工艺设备，生成虚拟仿真环境；
所述实时监控系统用于对现实中的微组装工艺的操作过程进行监控，获取操作影像；
所述虚拟漫游巡查系统还用于获取现实中的微组装工艺的操作过程中产生的操作数据；
所述虚拟操作培训系统用于根据所述操作影像和所述操作数据，让使用者在所述虚拟仿真环境中进行微组装工艺的虚拟操作。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
一种用于微组装工艺的仿真操作方法，包括：
虚拟漫游巡查系统以原始比例尺还原微组装工艺设备，生成虚拟仿真环境；
实时监控系统对现实中的微组装工艺的操作过程进行监控，获取操作影像；
所述虚拟漫游巡查系统获取现实中的微组装工艺的操作过程中产生的操作数据；
虚拟操作培训系统根据所述操作影像和所述操作数据，让使用者在所述虚拟仿真环境中进行微组装工艺的虚拟操作。
本发明的有益效果是：本发明提供的仿真操作方法及系统，适用于微组装工艺的仿真模拟，通过虚拟漫游巡查系统1比1还原真实的微组装工艺设备，获取真实的操作数据，并通过实时监控系统对现实中的微组装工艺的操作过程进行监控，以此为基础进行仿真模拟训练，仿真模拟训练过程中没有物料的损耗，在提升培训效率的同时还可以降低物料成本，并且操作影像和操作数据来源于真实的生产线，能够提高操作的真实感和评价的可靠性，对于微组装这种操作要求较高的工艺，能够提高模拟仿真训练的效果。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明仿真操作方法的实施例提供的流程示意图；
图2为本发明仿真操作系统的实施例提供的结构框架示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明仿真操作方法的实施例提供的流程示意图，该仿真操作方法用于微组装工艺的模拟仿真训练，该方法包括：
S1，虚拟漫游巡查系统以原始比例尺还原微组装工艺设备，生成虚拟仿真环境。
应理解，可以采用3D建模的方式，生成虚拟仿真环境。
S2，实时监控系统对现实中的微组装工艺的操作过程进行监控，获取操作影像。
得到操作影像后，可以通过图像识别技术，对图中的任务、操作行为等进行识别。图像识别技术为现有技术，在此不再赘述。
S3，虚拟漫游巡查系统获取现实中的微组装工艺的操作过程中产生的操作数据。
应理解，操作数据可以为微组装工艺设备的参数，如使用者对微组装工艺设备发出的操作指令、工作参数、通电情况等，这些操作数据可以用于评价训练者进行微组装工艺的虚拟操作的训练效果，作为参照。
S4，虚拟操作培训系统根据操作影像和操作数据，让使用者在虚拟仿真环境中进行微组装工艺的虚拟操作。
例如，可以通过显示屏显示操作影像和操作流程，然后提示使用者根据操作影像和操作流程进行微组装工艺的模拟仿真训练，然后通过虚拟仿真环境生成虚拟的操作结果，将虚拟的操作结果与操作数据进行比对，从而确定使用者的操作是否符合要求。
可选地，虚拟操作培训系统可以根据实际需求设置演示、练习、考试三种模式，三种模式都是根据微组装操作的实际情况就进行设计，通过程序进行人机互动，针对演示模式，以三维模拟视频以及实地操作视频进行演示，配合相应的讲解和参数；针对练习模式，有固定的的流程驱动，练习出现错误后会进行提醒和提示；针对考试模式，完全无提示模式，最后根据整体操作进行分数评估。
应理解，仿真操作方法基于仿真操作系统实现，下面给出一种示例性的仿真操作系系统实现方案。
对于实时监控系统，可以包括Kinect2.0摄像头，可以首先对Kinect2.0摄像头和Vs2015+Opencv2.4.1.3进行配置，建立两者通讯，利用Vs2015编写程序，搭建上位机用来接收和处理摄像头的数据。
利用Kinect摄像头对人体图像进行数据采集，通过线下特征提取，即提取工人的骨骼肌特征，将其输入到卷积神经网络框架中不断训练，得到理想的匹配模板。同时，利用Kinect摄像头记录的人体动作变化轨迹数据，和理想模板共同组成行为判别标准。
将摄像头布置在关键场所中，将数据上传到上位机中，将处理结果输出到预设终端的界面中。
对于虚拟漫游巡查系统，可以搭建设备采集系统，采用SECS/GEM采集方式，将购买的SECS/GEM模块安装到相应设备上读取运行数据，并上传数据服务器。通过C#编写上位机程序接收数据服务器中的数据，通过Cinema4D建立三维模型，Unity3D搭建虚拟场景，通过Unity3D中的相机漫游技术、第一人称漫游技术、添加画中画功能以及鼠标悬停触发与语音和设备信息响应的技术结合，完成虚拟漫游的场景模型搭建，将上位机数据呈现到Unity3D中对应模型上，并添加互动操作。
对于虚拟操作培训系统，可以利用Cinema4D依照真实场景建立三维模型，比如产品、工具工装、辅料等等，将三维模型导入Unity 3D中，利用Unity 3D搭建培训流程，并且分为演示、练习、考试模式，在各个模式下根据工艺文件在相应工序中进行虚拟场景搭建。
静态模型和流程搭建完成后，通过C#完成互动操作的编写，包括触发机制、动作设计、按钮添加等等，利用PS设计主界面和次界面背景，添加编写好的互动操作，完成整体制作。
本实施例提供的仿真操作方法，适用于微组装工艺的仿真模拟，通过虚拟漫游巡查系统1比1还原真实的微组装工艺设备，获取真实的操作数据，并通过实时监控系统对现实中的微组装工艺的操作过程进行监控，以此为基础进行仿真模拟训练，仿真模拟训练过程中没有物料的损耗，在提升培训效率的同时还可以降低物料成本，并且操作影像和操作数据来源于真实的生产线，能够提高操作的真实感和评价的可靠性，对于微组装这种操作要求较高的工艺，能够提高模拟仿真训练的效果。
可选地，在一些可能的实施方式中，虚拟操作培训系统具体用于调用预设的操作流程并显示，并结合操作影像作为使用者的操作指示；并获取使用者输入的操作流程，将操作流程输入到虚拟仿真环境对应的微组装工艺设备中，得到虚拟操作结果；将虚拟操作结果与操作数据进行比对，完成使用者在虚拟仿真环境中的微组装工艺的虚拟操作。
可选地，在一些可能的实施方式中，虚拟操作培训系统还用于根据虚拟操作结果与操作数据对使用者的操作过程进行评分。
可选地，在一些可能的实施方式中，实时监控系统还用于对现实中的微组装工艺的操作过程的人员分布情况进行监控，判断预设区域的人员数量是否满足要求，并将判断结果反馈给预设终端。
通过软件将监控画面进行集成，并通过摄像头将区域内的人数进行数据回传，如果人数超过一定数量会进行报警，提高微组装工艺的安全性。以便在监控过程中，对异常情况进行及时反馈，如摄像头通讯错误、摄像头损坏、设备报故等等，及时给出建议处理措施。
可选地，在一些可能的实施方式中，虚拟漫游巡查系统还用于对现实中的微组装工艺的组装工艺设备的运行情况进行监控，判断每个组装工艺设备是否正常运行，并将判断结果反馈给预设终端。
通过传感器将设备数据进行回传，可以实现远程了解设备开关机状态、运行状态等。
可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
如图2所示，为本发明仿真操作系统的实施例提供的结构框架示意图，该仿真操作系统用于微组装工艺的模拟仿真，包括：实时监控系统10、虚拟漫游巡查系统20和虚拟操作培训系统30，其中：
虚拟漫游巡查系统20用于以原始比例尺还原微组装工艺设备，生成虚拟仿真环境；
实时监控系统10用于对现实中的微组装工艺的操作过程进行监控，获取操作影像；
虚拟漫游巡查系统20还用于获取现实中的微组装工艺的操作过程中产生的操作数据；
虚拟操作培训系统30用于根据操作影像和操作数据，让使用者在虚拟仿真环境中进行微组装工艺的虚拟操作。
本实施例提供的仿真操作系统，适用于微组装工艺的仿真模拟，通过虚拟漫游巡查系统1比1还原真实的微组装工艺设备，获取真实的操作数据，并通过实时监控系统对现实中的微组装工艺的操作过程进行监控，以此为基础进行仿真模拟训练，仿真模拟训练过程中没有物料的损耗，在提升培训效率的同时还可以降低物料成本，并且操作影像和操作数据来源于真实的生产线，能够提高操作的真实感和评价的可靠性，对于微组装这种操作要求较高的工艺，能够提高模拟仿真训练的效果。
可选地，在一些可能的实施方式中，虚拟操作培训系统30根据操作影像和操作数据，让使用者在虚拟仿真环境中进行微组装工艺的虚拟操作，具体包括：
虚拟操作培训系统30调用预设的操作流程并显示，并结合操作影像作为使用者的操作指示；
虚拟操作培训系统30获取使用者输入的操作流程，将操作流程输入到虚拟仿真环境对应的微组装工艺设备中，得到虚拟操作结果；
虚拟操作培训系统30将虚拟操作结果与操作数据进行比对，完成使用者在虚拟仿真环境中的微组装工艺的虚拟操作。
可选地，在一些可能的实施方式中，还包括：
虚拟操作培训系统30根据虚拟操作结果与操作数据对使用者的操作过程进行评分。
可选地，在一些可能的实施方式中，还包括：
实时监控系统10对现实中的微组装工艺的操作过程的人员分布情况进行监控，判断预设区域的人员数量是否满足要求，并将判断结果反馈给预设终端。
可选地，在一些可能的实施方式中，还包括：
虚拟漫游巡查系统20对现实中的微组装工艺的组装工艺设备的运行情况进行监控，判断每个组装工艺设备是否正常运行，并将判断结果反馈给预设终端。
可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
需要说明的是，上述各实施方式是与在先方法实施例对应的产品实施例，对于产品实施方式的说明可以参考上述各方法实施方式中的对应说明，在此不再赘述。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。
上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于微组装工艺的仿真操作系统，其特征在于，包括：实时监控系统、虚拟漫游巡查系统和虚拟操作培训系统，其中：
所述虚拟漫游巡查系统用于以原始比例尺还原微组装工艺设备，生成虚拟仿真环境；
所述实时监控系统用于对现实中的微组装工艺的操作过程进行监控，获取操作影像；
所述虚拟漫游巡查系统还用于获取现实中的微组装工艺的操作过程中产生的操作数据；
所述虚拟操作培训系统用于根据所述操作影像和所述操作数据，让使用者在所述虚拟仿真环境中进行微组装工艺的虚拟操作。
2.根据权利要求1所述的用于微组装工艺的仿真操作系统，其特征在于，所述虚拟操作培训系统具体用于调用预设的操作流程并显示，并结合所述操作影像作为使用者的操作指示；并获取使用者输入的操作流程，将操作流程输入到所述虚拟仿真环境对应的微组装工艺设备中，得到虚拟操作结果；将所述虚拟操作结果与所述操作数据进行比对，完成使用者在所述虚拟仿真环境中的微组装工艺的虚拟操作。
3.根据权利要求2所述的用于微组装工艺的仿真操作系统，其特征在于，所述虚拟操作培训系统还用于根据所述虚拟操作结果与所述操作数据对使用者的操作过程进行评分。
4.根据权利要求1所述的用于微组装工艺的仿真操作系统，其特征在于，所述实时监控系统还用于对所述现实中的微组装工艺的操作过程的人员分布情况进行监控，判断预设区域的人员数量是否满足要求，并将判断结果反馈给预设终端。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于微组装工艺的仿真操作系统，其特征在于，所述虚拟漫游巡查系统还用于对所述现实中的微组装工艺的组装工艺设备的运行情况进行监控，判断每个组装工艺设备是否正常运行，并将判断结果反馈给预设终端。
6.一种用于微组装工艺的仿真操作方法，其特征在于，包括：
虚拟漫游巡查系统以原始比例尺还原微组装工艺设备，生成虚拟仿真环境；
实时监控系统对现实中的微组装工艺的操作过程进行监控，获取操作影像；
所述虚拟漫游巡查系统获取现实中的微组装工艺的操作过程中产生的操作数据；
虚拟操作培训系统根据所述操作影像和所述操作数据，让使用者在所述虚拟仿真环境中进行微组装工艺的虚拟操作。
7.根据权利要求6所述的用于微组装工艺的仿真操作方法，其特征在于，虚拟操作培训系统根据所述操作影像和所述操作数据，让使用者在所述虚拟仿真环境中进行微组装工艺的虚拟操作，具体包括：
所述虚拟操作培训系统调用预设的操作流程并显示，并结合所述操作影像作为使用者的操作指示；
所述虚拟操作培训系统获取使用者输入的操作流程，将操作流程输入到所述虚拟仿真环境对应的微组装工艺设备中，得到虚拟操作结果；
所述虚拟操作培训系统将所述虚拟操作结果与所述操作数据进行比对，完成使用者在所述虚拟仿真环境中的微组装工艺的虚拟操作。
8.根据权利要求7所述的用于微组装工艺的仿真操作方法，其特征在于，还包括：
所述虚拟操作培训系统根据所述虚拟操作结果与所述操作数据对使用者的操作过程进行评分。
9.根据权利要求6所述的用于微组装工艺的仿真操作方法，其特征在于，还包括：
所述实时监控系统对所述现实中的微组装工艺的操作过程的人员分布情况进行监控，判断预设区域的人员数量是否满足要求，并将判断结果反馈给预设终端。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的用于微组装工艺的仿真操作方法，其特征在于，还包括：
所述虚拟漫游巡查系统对所述现实中的微组装工艺的组装工艺设备的运行情况进行监控，判断每个组装工艺设备是否正常运行，并将判断结果反馈给预设终端。
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