[发明专利]基于增强现实的卫星电缆铺设导引系统及导引方法

说明书

本发明公开了一种基于增强现实的卫星电缆装配导引系统，包括导引信息生成模块、图像采集模块、电缆识别模块、舱板定位模块、导引信息可视化模块、导引状态控制模块，通过增强现实的方式引导操作人员快速地实现卫星电缆的装配。此外，本发明也公开了一种卫星电缆的装配导引方法。本发明提高了电缆铺设效率和复杂卫星装配场景下的电缆网信息查询的便捷性，减少了电缆铺设差错发生效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，具体而言，本发明涉及一种用于卫星电缆铺设的交互式工艺信息导引系统。此外，本发明也涉及一种卫星电缆铺设的交互式工艺信息导引方法。

背景技术

卫星电缆是保证卫星系统功能实现的一类重要零件。电缆网和电缆支架是电缆铺设的主要操作对象。其中，每组电缆网包含若干由电缆组成的电缆分支，在电缆分支末端安装有电缆插头或直接与仪器连接，每组电缆网与电缆分支末端都有唯一编号；电缆支架是用于绑扎电缆的支撑杆件，在电缆铺设前安装于卫星舱板上；电缆网铺设即将电缆分支按设计要求固定在一组电缆支架上。此外，对于有跨舱板铺设要求的电缆，需要将电缆分支穿过舱板上的正确穿舱孔。电缆网铺设不仅需要保证电缆绑扎于正确的电缆支架，还需要保证铺设后电缆末端的自由长度满足后续电缆插接的需求。由于不同卫星的电缆数量与走向差异巨大，铺设位置空间狭小，操作工况复杂，导致卫星电缆的铺设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(包括电缆网结构、电缆走向、相关电缆支架与穿舱孔位置、电缆分支末端编号，以及电缆分支末端被要求的冗余长度)，然后在卫星舱内进行铺设位置确认、绑扎及调整作业。

在卫星装配现场，目前采用固定式的看板系统对线缆铺设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：由于卫星舱体开放性差，工艺人员仅凭对铺设所需信息的记忆在舱内执行操作，需要不断在用于显示文档的显示屏和卫星实物之间切换视角，将相关设计信息与真实物理环境进行人工匹配。此时，因为电缆支架外观较为一致，且在舱板上分布密集，工人难以找到所需支架，对穿舱孔的识别也存在低效、易错的问题。进一步地，由于卫星电缆分支数量巨大，工人为确认操作目标及位置需承受大量额外认知负担，显著降低了电缆铺设效率。

为了提高卫星电缆铺设效率，本发明拟采用增强现实方法，实现电缆铺设信息与真实物理环境的自动匹配，引导工人完成电缆铺设操作。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，但不能满足卫星的差异化单件生产需求，无法系统性解决抽象化的电缆铺设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，且没有针对卫星电缆铺设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卫星电缆装配导引系统，该系统能够实现电缆铺设工艺信息与真实物理环境的自动匹配，引导工人完成电缆铺设操作，提高卫星电缆铺设的效率与质量。

此外，本发明的另一目的在于提供一种基于增强现实的卫星电缆装配导引方法，该方法可极大地提高卫星电缆铺设的效率与质量，避免了电缆铺设错误的出现。

本发明采用了如下的技术方案：