一种机械设备拆装3D在线诱导系统的诱导方法

摘要

本发明公开了一种机械设备拆装3D在线诱导系统的诱导方法，诱导系统包括一个眼镜式增强现实头盔、手部位置跟踪器、计算机，所述增强现实头盔上带有两块显示屏和2个摄像头，增强现实头盔、手部位置跟踪器与计算机之间可实现无线通信，实现所述机械设备拆装3D在线诱导系统的诱导方法的步骤如下：第一，虚拟装配模型转换；第二，诱导系统的初始化；第三，拆装意图的识别；第四，诱导信息的生成；第五，诱导信息的叠加；第六，重复第三步骤至第五步骤，直至完成产品的在线诱导。本发明的方法具有诱导信息准确、普适能力强、便于携带的特点，能够实现以操作者需求、任务现状和拆装历史为驱动的3D在线诱导，实现产品3D设计与拆装诱导的一体化。

主权项

一种机械设备拆装3D在线诱导系统的诱导方法，所述诱导系统包括一个眼镜式增强现实头盔、手部位置跟踪器、计算机，所述增强现实头盔上带有两块显示屏和2个摄像头，增强现实头盔、位置跟踪器与计算机之间可实现无线通信，其特征在于，实现所述机械设备拆装3D在线诱导系统的诱导方法的步骤如下：第一，虚拟装配模型转换：通过对CAD系统二次开发，将产品CAD格式的装配模型转化为虚拟装配模型，其中包括各零件模型和零件间的装配约束模型；第二，诱导系统的初始化：机械设备拆装3D在线诱导系统在加载上述虚拟装配模型，并考虑到重力支撑约束、工具拆卸空间约束和拆卸过程中碰撞的基础上，按照以下步骤建立零件间的拆卸约束优先关系树模型；    ①根据零件间的装配约束关系和各零件在装配体中的方位，求解零件间的重力支撑约束图，并对约束图分层，成为树状结构；并按照零件间的支撑关系将零件分层；②对每一个零件，从整个装配体上删除掉该零件所支撑或间接支撑的所有零件，然后自动仿真拆卸该零件的操作，利用虚拟模型间的碰撞检测，判断拆卸过程中与该零件或者拆卸工具碰撞的零件集，将零件集中的所有零件设为该零件的拆卸优先零件；③产品拆卸将从叶子节点开始，到目标零件或基础件为止，随着拆卸过程的进行，叶子节点零件逐渐被拆除，并更新生成新的拆卸树模型，以表达当前的拆装状态； 第三，拆装意图的识别：在机械设备拆装3D在线诱导系统的运行过程中，实时重建三维拆装场景，并进行零件识别，根据重建场景中心区域的零件、操作者手部的运动、手部的位置识别操作者关注的焦点零件；根据产品的拆卸约束优先关系树模型向操作者提示下一步将要拆装的零件；第四，诱导信息的生成：建立零件装配约束操作的自由度转化归约模型和装配工具选择模型；并基于建立的自由度转化归约模型和装配工具选择模型，系统根据识别到的下一步将要拆卸的零件、拆卸约束优先关系树模型，以动画的形式生成机械设备拆装3D诱导信息，以向操作者表达零件的拆装方向和所使用的拆装工具；第五，诱导信息的叠加：基于重建场景中已装配零件上的机械特征在CCD坐标系中的坐标及其在装配模型中的相对于世界坐标系的坐标，实时计算观察者头部CCD相对于世界坐标系的方位，建立观察虚拟信息的虚拟视点的位置，从而将3D虚拟诱导信息准确地叠加在真实环境中，并将虚拟诱导信息和CCD拍摄的真实场景发送到头盔显示器上显示给操作者；第六，重复第三步骤至第五步骤，直至完成机械设备拆装的在线诱导。