[发明专利]飞机零件的装配动作的虚拟仿真预测方法

说明书

本发明公开了一种飞机零件的装配动作的虚拟仿真预测方法。本发明包括以下步骤：采用动作捕捉技术捕获各类飞机零件的装配过程中装配人员的动作过程；将捕获的动作过程分为行走动作过程和装配操作动作过程，然后根据行走动作和装配操作动作分别提取动作帧数据，并根据动作帧数据形成行走动作和装配操作动作分别对应的人体姿态向量；利用极大似然估计方法分析建立行走动作和装配操作动作的隐马尔科夫模型。本发明的飞机零件的装配动作的虚拟仿真预测方法，能够更为高效准确地实现对于飞机零件装配的虚拟仿真方法的模拟仿真。

技术领域

本发明涉及飞机维修设计和配性设计研究领域，尤其涉及一种飞机零件的装配动作的虚拟仿真预测方法。

背景技术

目前国内外航空航天的研究院所和制造厂商通常三维软件或者沉浸式虚拟装配的手段进行装配分析，然而这两种已有方法各有各的明显缺陷。

三维软件由于操作效率低下，需要人为的一帧一帧调节人体仿真动作，效率低下且调节具有主观性，极大影响飞机研发和生产过程和仿真过程的准确性。

沉浸式虚拟装配该方式装备数量庞大，除了受制于动作捕捉装置的精准度和可穿戴性，还需要专业人员完成大量的各式各样的装配动作才能实现，其成本高昂且耗费时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中对于飞机零件装配的虚拟仿真方法存在准确性不够高、效率低下、成本高昂的缺陷，提出一种飞机零件的装配动作的虚拟仿真预测方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种飞机零件的装配动作的虚拟仿真预测方法，其特点在于，其包括以下步骤：

步骤一、采用动作捕捉技术捕获各类飞机零件的装配过程中装配人员的动作过程；

步骤二、将捕获的动作过程分为行走动作过程和装配操作动作过程，其中行走动作过程定义为装配人员自初始位置移动至待装配的飞机零件所在位置的行走动作的序列，装配操作动作过程定义为装配人员在待装配的飞机零件所在位置的操作并装配飞机零件的装配操作动作的序列，然后根据行走动作和装配操作动作分别提取动作帧数据，并根据动作帧数据形成行走动作和装配操作动作分别对应的人体姿态向量，以所有行走动作对应的人体姿态向量形成行走动作库，以所有装配操作动作对应的人体姿态向量形成装配操作动作库；

步骤三、利用极大似然估计方法分析行走动作库和装配操作动作库，分别建立行走动作和装配操作动作的隐马尔科夫模型。

较佳地，其还包括以下步骤：

步骤四、根据步骤三建立的行走动作和装配操作动作的隐马尔科夫模型，利用维特比算法对飞机零件的装配动作进行仿真预测。

较佳地，步骤三中建立的行走动作的隐马尔科夫模型表示为λ₁＝(A₁,B₁,π₁)，A₁表示隐含状态转移概率矩阵并且隐含状态指装配人员的人体姿态状态、B₁表示观测状态转移概率矩阵并且观测状态由装配人员与待装配的飞机零件所在位置之间的距离表征，π₁表示人体动作的初始状态概率矩阵；

步骤三中建立的装配操作动作的隐马尔科夫模型表示为λ₂＝(A₂,B₂,π₂)，A₂表示隐含状态转移概率矩阵并且隐含状态指装配人员的人体姿态状态、B₂表示观测状态转移概率矩阵并且观测状态由待装配的飞机零件的零件高度以及零件重量表征，π₂表示人体动作的初始状态概率矩阵。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：