[发明专利]基于增强现实的航天器推进系统总装导引系统

说明书

本发明公开了一种基于增强现实的航天器推进系统总体装配导引系统，包括导引信息生成模块、结构舱板定位模块、导引信息可视化模块、导引状态控制模块，导引信息生成模块用于读取相关信息形成推进系统总装工艺信息集；结构舱板定位模块用于计算工作场景中卫星结构舱板相对操作者的位姿参数并将位姿参数提供至导引信息可视化模块；导引信息可视化模块用于在航天器结构实体上叠加显示虚拟的工艺导引信息；导引状态控制模块记录总装实施的进度，使用户中断导引后能够从中断的步骤继续在导引下进行操作。本发明提高了复杂航天器装配场景下推进系统总装效率，减少了航天器推进系统部件安装差错发生概率并简化了导引工艺信息的预定义过程。

技术领域

本发明属于航天器总装技术领域，具体涉及一种用于航天器推进系统总装的交互式工艺信息导引系统。

背景技术

航天器推进系统是利用反作用原理为飞行器提供推力的整套装置，是飞行器的重要组成部分。航天器推进系统在航天器上布局复杂，涉及的仪器和直属件繁多，大型仪器主要是贮箱和气瓶，小型仪器包括推力器、压力传感器、自锁阀、过滤器、加排阀等，直属件包括仪器支架、仪器卡箍、管路支架、管路卡箍、热控垫，每种类型仪器和直属件又细分为几种规格。推进系统总装主要包括航天器上仪器和直属件的安装，推进系统管路的固定和推进系统热控，推进系统热控包括热敏电阻粘贴、仪器加热片粘贴、管路加热带安装、加热回路焊连和温控多层包覆；推进系统热敏电阻数量多，加热片和加热带种类和数量都多，每个加热回路涉及的加热片和加热带数量也多。由于多数航天器属单件定制化生产模式，不同航天器的推进系统布局差异大，总装空间狭小，操作工况复杂，而且仪器、直属件和热控元器件种类繁多布局分散，代号和位置又要求一一对应，导致航天器推进系统总装严重依赖于手工作业。为了完成铺设，工人首先需要从图纸或三维模型中获取所需信息(包括仪器直属件代号及位置极性、紧固件安装规格、热敏电阻加热片代号及位置，和相应总装过程中特殊要求)，然后在航天器舱内进行安装及确认工作。

在航天器装配现场，目前采用固定式的看板系统对推进系统总装所需的信息进行展示，由工人根据图纸或三维模型的标识进行操作。该类方法的缺点为：由于航天器舱体开放性差，操作人员仅凭对所需信息的记忆在舱内执行操作，需要不断在显示屏和航天器实物之间切换视角，将相关设计信息与真实物理环境进行人工匹配。此时，因为每种类型仪器和直属件又细分为几种规格，每种规格外观较为一致，且在舱板上分布密集，人工识别存在低效、易错的问题。进一步地，由于推进系统总装涉及部件数量巨大，工人为确认操作目标及位置需承受大量额外认知负担，显著降低了总装效率。

为了提高航天器推进系统总装效率，本发明拟采用增强现实方法，实现推进系统总装部件与真实物理环境的自动匹配，引导工人完成总装操作。在复杂机械装配相关领域，目前已有企业对基于增强现实的装配导引方法进行研究和应用，但不能满足航天器的差异化单件生产需求，无法系统性解决航天器推进系统工艺信息向可视化的增强现实交互式信息的自动转化问题，且没有针对航天器推进系统工艺逻辑实现可视化的操作导引。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于增强现实的航天器推进系统总体装配导引系统，实现推进系统总装工艺信息与真实物理环境的自动匹配，引导工人完成推进系统总装操作，提高航天器推进系统总装的效率与质量。改善目标有以下几点：

1.提供虚实融合的航天器推进系统总装信息展示界面，替代基于图纸或三维模型的信息展示形式；

2.实现推进系统部件分步骤分类显示，步骤先后按总装流程设置，类别按部件的详细规格分，由操纵者按待安装部件选取。

3.可以在实物相应安装位置上标识总装工艺信息，包括：设备直属件代号、设备极性、紧固件规格、热敏电阻和加热器代号、其他特殊要求的文字描述。

本发明的另一目的在于提出一种基于增强现实的航天器推进系统总体装配导引方法，该方法能够基于增强现实实现推进系统总装工艺信息与真实物理环境的自动匹配，引导工人完成推进系统总装操作。