CN114842146A - 一种民航发动机维修手册与工卡建模方法及可存储介质 - Google Patents

一种民航发动机维修手册与工卡建模方法及可存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种民航发动机基于维修手册与工卡建模方法及可存储介质，涉及增强现实应用领域。本发明包括以下步骤：获取维修手册数据；根据维修手册数据，建立维修手册维修目录以及目录下级数据；将所述维修手册维修目录以及目录下级数据建立三维数据模型；在三维数据模型的基础上设置工卡系统，所述工卡系统用于签字，完成维修手册与工卡模型的建模。本发明是一种更为合理便捷的人机交互方式，提高了维修人员的工作效率，降低了维修机构的运营成本。

Description

一种民航发动机维修手册与工卡建模方法及可存储介质
技术领域
本发明涉及增强现实应用领域，更具体的说是涉及一种民航发动机维修手册与工卡建模方法及可存储介质。
背景技术
随着我国人民生活质量的不断提高，越来越多人选择乘坐飞机出行，且在网络电商日益壮大的当下，航空货运的需求也与日俱增。再者，无论飞机运行与否，都需要维修人员来对飞机做一定的维护。由于工作条件和工作环境等原因，维护成为易于产生认为差错的敏感环节。民航维修领域的研究表明，世界上1/5的空中停车、1/2 的航班延误或取消是由维修中的人为差错造成的。发动机作为飞机最重要也是最复杂、最昂贵的一个部件，有着维护难度较高、维护成本高的特点。所以如何提高民航发动机维修有效性能大大提高民航飞机的可靠性及安全性，减少航司运营成本，提高民航领域的利润率，是一个值得研究的课题。
发动机手册包含了发动机结构图解以及发动机详细维修过程。为规范施工过程，减少施工差错，维修人员要按照根据手册制定的工卡来进行施工作业。同时，按工卡与手册进行维修施工，也是在某些情况下保护维修人员的重要手段之一。目前大部分维修单位还在使用传统的纸质工卡，维修人员在进行标准施工的过程中，要严格按照工卡和手册内容进行维修作业。不断在施工作业与查询工卡和手册中来回切换大大降低了工作效率，令航司等运营机构徒增成本。按照相应规定，维修人员须在工卡已完成的每一项内容后签上姓名及日期。在发动机零部件拆装、润滑等项目维护过程中，维修人员需戴上丁晴手套施工，在施工过程中难免在手套上沾染液压油、滑油等污染物，这使得传统工卡的签署极其不便利。虽然现今也有部分研究者将传统纸质工卡与手册转制部署在手机、平板等便携设备端，但这种技术还是未能较好克服上述问题。有一定工龄的维修人员在进行维修的过程中，由于其丰富的工作经验，可能存在完成了工卡或手册中某个工序后直接进行下一个工序而忘记签署工卡的情况，这会使得相关维修人员受到惩罚。对于新进维修人员，也可能存在由于其维修经验的不足而在施工过程中看漏、忽略工卡或手册中某个工序的情况，这不仅会使维修人员自身受到惩罚，施工对象也可能因施工不完整而出现安全漏洞。
基于上述原因，为切实解决传统手册和工卡给发动机维修人员在施工过程中带来的不便，是本领域技术人员亟需解决的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种民航发动机维修手册与工卡建模方法及可存储介质，是一种更为合理便捷的人机交互方式，提高了维修人员的工作效率，降低了维修机构的运营成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种民航发动机基于维修手册与工卡建模方法，包括以下步骤：
获取维修手册数据；
根据维修手册数据，建立维修手册维修目录以及目录下级数据；
将所述维修手册维修目录以及目录下级数据建立三维数据模型；
在三维数据模型的基础上设置手册与工卡系统，所述工卡系统用于签字，完成维修手册与工卡模型的建模。
可选的，所述工卡系统的签字方式包括语音识别签字和/或手势跟踪识别签字。
可选的，所述语音识别签字具体为：
建立声纹数据库：对语音活动检测，得到语音信息；对语音信息进行增强处理，并提取有效语音，根据有效语音做出声纹特征提取，并录入到声纹数据库；
声纹验证并签字：获取操作者语音信息，对操作者语音信息进行增强处理，并提取有效语音，根据有效语音做出声纹特征提取，并与所述声纹数据库中声纹信息利用对比算法对比；若匹配，完成签字；若不匹配签字不成功。
可选的，所述手势跟踪识别签字具体为：利用设备上的视觉传感器实时获取手部位置信息；利用相应算法追踪并记录手部运动轨迹；将所保存的轨迹信息生成图像，利用机器学习识别图像中文字，完成签字。
可选的，建立维修手册维修目录以及目录下级数据具体如下：根据获取源码数据的路径确定源码数据在目录数据库中的主键，根据源码数据的特征参数确定源码数据在目录数据库中的从键；根据主键和从键确定目标网站的源码数据在目录数据库中的存储目录并存储源码数据，生成目录数据库。
可选的，还包括通过增强现实显示维修手册与工卡模型，经过调用微软 MRTK开发包上相应功能函数，操作者通过手势和语音的多模态交互方式与增强现实虚拟场景中的虚拟交互对象进行交互；通过多模态融合方法，理解不同模态语义，并融合手势与语音的模态数据，产生多模态融合交互指令；操作者交互指令作用后，其作用结果返回增强现实虚拟场景中，通过场景的变化进行信息反馈。
可选的，在计算机中建立工卡与手册三维立体模型的同时将原本印刷在纸质工卡上的发动机零部件三维图解进行建模。利用最新增强现实技术的特性，开发操作者与三维模型的交互方式。例如，操作者原本在阅览纸质手册或者部署在智能手机、平板等便携设备端遇到有图解部分时，操作者只能通过打印在二维平面上的三维图解进行阅览；可以将建模好的三维发动机零部件模型部署到头戴式显示设备等的相应增强现实设备上，让操作者直观地多角度阅览其结构。操作者通过眼睛注视完成与三维数据模型的交互，步骤如下：根据操作者眼睛的位置和眼睛的注视角度确定视场空间，根据操作者各关节位置和视场空间确定绝对交互空间和相对交互空间，实现了对空间区域的划分；再根据操作者的当前动作、操作者观看到的虚拟物体与绝对交互空间三者之间的关系，确定操作者对选中的虚拟物体所需执行的与当前动作相匹配的操作，以实现在操作者产生相应的动作时，对虚拟物体执行与操作者的动作相匹配的操作；将生成的对应三维图像显示信号输出至三维图像显示装置，完成三维空间的体感交互。
一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任意一项所述的一种民航发动机维修手册与工卡建模方法的步骤。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，结合现有先进增强现实技术与人工智能技术，本发明公开提供了一种民航发动机维修手册与工卡建模方法及可存储介质，利用增强现实可将虚拟信息与真实世界融合的技术，并且充分利用两种信息互为补充的特点，研究在民航发动机维修领域中如何设计更加合理的虚拟现实的融合方式和人机交互方式，提高民航发动机维修人员的工作效率，降低航空器维修的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的开发流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种民航发动机基于维修手册与工卡建模方法，通过结合虚拟手写画板、语音识别和计算机虚拟模型构建等的多种计算机技术，构建一个多功能三维的虚拟发动机维修手册和工卡，设计更为合理便捷的人机交互方式，从而解决传统手册和工卡给发动机维修人员在施工过程中带来的不便。需要说明的是在本实施例中，选用最新的、功能较丰富的Hololens 2 平台作为开发环境，建立在三维环境下的民航发动机维修手册与工卡，并利用其手势识别等三维环境交互功能与特性，结合语音识别、网络传输等技术，研究、发开一种基于增强现实的智能虚拟民航发动机维修手册与工卡系统。
本实施例包括以下步骤，如图1-2所示：
获取维修手册数据；
根据维修手册数据，建立维修手册维修目录以及目录下级数据；
在计算机中建立工卡与手册三维立体模型的同时将原本印刷在纸质工卡上的发动机零部件三维图解进行建模。
在三维数据模型的基础上设置工卡系统，工卡系统用于签字，完成维修手册与工卡模型的建模。
其中，工卡系统的签字方式包括语音识别签字和/或手势轨迹跟踪识别签字。语音识别签字具体为：
建立声纹数据库：对语音活动检测，得到语音信息；对语音信息进行增强处理，并提取有效语音，根据有效语音做出声纹特征提取，并录入到声纹数据库；
声纹验证并签字：获取操作者语音信息，对操作者语音信息进行增强处理，并提取有效语音，根据有效语音做出声纹特征提取，并与声纹数据库中声纹信息利用对比算法对比；若匹配，完成签字；若不匹配签字不成功。
手势轨迹跟踪识别签字具体为：手册与利用设备上的视觉传感器实时获取手部位置信息，利用相应算法追踪并记录手部运动轨迹，将所保存的轨迹信息生成图像，利用机器学习识别图像中文字，完成签字。
具体的，本实施例采用手势识别传感器。手势输入模块基于双目摄像机深度成像，用于实现以下步骤：收集获取手部图像。对图像进行手势分割，将手势从图像背景中分割出来。建立手势模型，通过一系列的参数描述手势。提取手势特征，根据建立的模型从手势中提取相应的特征参数参数；其自身拥有手势输入模块坐标系，用于描述手势及手势特征数据；由于所述基于增强现实的移动式多模态交互装置应具备便携性和移动性，手势输入模块采用的手势传感器将安装至增强现实显示模块的头戴式增强现实显示设备上部，其感应范围跟随头戴式增强现实显示设备移动，确保在移动情况下的正常工作。其中，hololens的开发套件MRTK上有直接获取用户手部位置信息的API，只需获取位置信息传给服务器，再用相应算法去识别所保存手部运动轨迹所对应的文字即可。详见： https://docs.microsoft.com/en-us/windows/mixed-reality/mrtk-unity/features/input/hand-tracking？view＝mrtkunity-2021-05。
在本实施例中，建立维修手册维修目录以及目录下级数据具体如下：根据获取源码数据的路径确定源码数据在目录数据库中的主键，根据源码数据的特征参数确定源码数据在目录数据库中的从键；根据主键和从键确定目标网站的源码数据在目录数据库中的存储目录并存储源码数据，生成目录数据库。为了提高源码压缩包的下载速率，可以采用多线程的方式从网页数据流中解析下载源码压缩包，即多个程序同时运行，当从网页数据流中解析出源码压缩包后，将源码压缩包进行存储。而从源码压缩包中获取目标网站的源码数据，具体包括：对源码压缩包进行解压处理，得到源码的原始数据；对上述原始数据进行筛选，筛除原始数据中的图片、脚本及无效链接数据；对筛选后的原始数据进行去噪筛选，筛除重复的原始数据，得到目标网站的源码数据。
更进一步的，还包括通过增强现实显示维修手册与工卡模型，操作者通过手势和语音的多模态交互方式与增强现实虚拟场景中的虚拟交互对象进行交互；通过多模态融合方法，理解不同模态语义，并融合手势与语音的模态数据，产生多模态融合交互指令；操作者交互指令作用后，其作用结果返回增强现实虚拟场景中，通过场景的变化进行信息反馈。
其中，操作者通过眼睛注视完成与三维数据模型的交互，步骤如下：根据操作者眼睛的位置和眼睛的注视角度确定视场空间，根据操作者各关节位置和视场空间确定绝对交互空间和相对交互空间，实现了对空间区域的划分；再根据操作者的当前动作、操作者观看到的虚拟物体与绝对交互空间三者之间的关系，确定操作者对选中的虚拟物体所需执行的与当前动作相匹配的操作，以实现在操作者产生相应的动作时，对虚拟物体执行与操作者的动作相匹配的操作；将生成的对应三维图像显示信号输出至三维图像显示装置，完成三维空间的体感交互。
还公开了一种计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现任意一项的一种民航发动机维修手册与工卡建模方法的步骤。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种民航发动机维修手册与工卡建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取维修手册数据；
根据维修手册数据，建立维修手册维修目录以及目录下级数据；
将所述维修手册维修目录以及目录下级数据建立三维数据模型；
在三维数据模型的基础上设置工卡系统，所述工卡系统用于签字，完成维修手册与工卡模型的建模。
2.根据权利要求1所述的一种民航发动机维修手册与工卡建模方法，其特征在于，所述工卡系统的签字方式包括语音识别签字和/或手势跟踪识别签字。
3.根据权利要求2所述的一种民航发动机维修手册与工卡建模方法，其特征在于，所述语音识别签字具体为：
建立声纹数据库：对语音活动检测，得到语音信息；对语音信息进行增强处理，并提取有效语音，根据有效语音做出声纹特征提取，并录入到声纹数据库；
声纹验证并签字：获取操作者语音信息，对操作者语音信息进行增强处理，并提取有效语音，根据有效语音做出声纹特征提取，并与所述声纹数据库中声纹信息利用对比算法对比；若匹配，完成签字；若不匹配签字不成功。
4.根据权利要求2所述的一种民航发动机维修手册与工卡建模方法，其特征在于，所述手势跟踪识别签字具体为：利用设备上的视觉传感器实时获取手部位置信息；利用相应算法追踪并记录手部运动轨迹；将所保存的轨迹信息生成图像，利用机器学习识别图像中文字，完成签字。
5.根据权利要求1所述的一种民航发动机维修手册与工卡建模方法，其特征在于，建立维修手册维修目录以及目录下级数据具体如下：根据获取源码数据的路径确定源码数据在目录数据库中的主键，根据源码数据的特征参数确定源码数据在目录数据库中的从键；根据主键和从键确定目标网站的源码数据在目录数据库中的存储目录并存储源码数据，生成目录数据库。
6.根据权利要求1所述的一种民航发动机维修手册与工卡建模方法，其特征在于，还包括通过增强现实显示维修手册与工卡模型，操作者通过手势和语音的多模态交互方式与增强现实虚拟场景中的虚拟交互对象进行交互；通过多模态融合方法，理解不同模态语义，并融合手势与语音的模态数据，产生多模态融合交互指令；操作者交互指令作用后，其作用结果返回增强现实虚拟场景中，通过场景的变化进行信息反馈。
7.根据权利要求1所述的一种民航发动机维修手册与工卡建模方法，其特征在于，操作者通过眼睛注视完成与三维数据模型的交互，步骤如下：经过调用微软MRTK开发包上相应功能函数，根据操作者眼睛的位置和眼睛的注视角度确定视场空间，根据操作者各关节位置和视场空间确定绝对交互空间和相对交互空间，实现了对空间区域的划分；再根据操作者的当前动作、操作者观看到的虚拟物体与绝对交互空间三者之间的关系，确定操作者对选中的虚拟物体所需执行的与当前动作相匹配的操作，以实现在操作者产生相应的动作时，对虚拟物体执行与操作者的动作相匹配的操作；将生成的对应三维图像显示信号输出至三维图像显示装置，完成三维空间的体感交互。
8.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任意一项所述的一种民航发动机维修手册与工卡建模方法的步骤。
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