[发明专利]一种基于增强现实的装配引导方法、系统及应用

说明书

本发明提供了一种基于增强现实的装配引导方法、系统及应用，装配引导方法包括：将零件模型轮廓信息和装配信息解析为结构化数据；识别并捕捉所有零件的位姿信息，为AR场景提供零件的三维跟踪注册矩阵，对现实场景中零件进行动态跟踪及定位，搭建增强现实场景；实时提取零件的三维边缘轮廓特征信息，区分在当前状态下待装配体的基础件和其余零件；基础件待装配位置处高亮显示引导信息；待装配零件进行包络体高亮化标识；装配并动态视觉识别判断装配情况，实现虚实融合；重复上述步骤，将所有的零件安装完成。本发明提高了引导过程的可用性、提高装配的定位精度、避免装配装反装错的问题，能够适用于简单结构或复杂结构的待装配体的装配引导。

技术领域

本发明涉及工业装配技术领域，具体为一种基于增强现实的装配引导方法、系统、应用，复杂装配引导方法适用于各种装配工艺的装配引导，尤其适用于复杂装配工艺的培训和引导装配。

背景技术

装配是指按技术要求将若干个零件接合成部件或将若干个零件和部件接合成产品，并经过调试、检验和试验使之成为合格产品的过程。

传统装配过程中设计人员将纸质装配图纸和装配要求交给现场操作人员，操作人员需要一定时间对图纸要求进行理解，理解的速度和准确性取决于其经验程度，装配过程中缺乏监督，难以控制装配出错的风险，此外操作人员和设计人员沟通有限，亟需要一种数字化的装配引导装置及方法，将设计端信息准确直观地传达，尤其是结构复杂、装配难度大、装配要求高的产品，以解决产品装配效率低，装配质量不稳定的问题。

同时，目前基于增强现实技术的装配方法层出不穷，但是大多存在成本高、装配检测精度低的问题。

因此，需要设计一种装配引导方法，以解决产品装配效率低，装配质量不稳定的问题。

发明内容

本发明的目的在于设计一种捕捉速度快、匹配度高、检测精度高、便于推广的基于增强现实的装配引导方法，装配引导方法能够高效率、高质量的实现待装配体的装配引导。还提供了基于增强现实系统，其能够适用于简单结构，尤其适用于复杂结构的待装配体的装配引导。

实现发明目的的技术方案如下：

本发明提供了一种基于增强现实的装配引导方法，包括以下步骤：

S1、待装配体的零件模型轮廓信息与装配信息获取并存储，将零件模型轮廓信息和装配信息解析为结构化数据；结构化数据的获取方法为：设计开发装配工艺解析插件，对待装配体装配工艺文件和装配信息读取，获得零件模型轮廓信息与装配信息并解析为结构化数据；其中，装配信息包括装配顺序、装配工艺要求、装配引导信息、装配标注信息；

S2、依据相机识别并捕捉操作台上待装配体的所有零件的位姿信息，为AR场景提供零件的三维跟踪注册矩阵，对现实场景中零件进行动态跟踪及定位，以搭建增强现实场景，其中位姿信息包括零件模型轮廓信息、位置信息；

S3、根据相机实时获取零件的当前位置图像，提取零件的三维边缘轮廓特征信息，并与S1中存储的零件轮廓信息匹配，区分在当前状态下待装配体的基础件和其余零件；

S4、将轮廓信息匹配数据和装配信息，结合三维跟踪注册矩阵和当前位置图像，在基础件的待装配位置处高亮显示装配引导信息；

S5、对操作台上其余零件中的待装配零件，进行包络体高亮化标识，引导操作者抓取物体进行装配，包络体是基于三维边缘轮廓特征信息，利用体素化方式生成的，以建立待装配零件的碰撞体，用于高亮显示与装配检测；

S6、步骤S5装配过程中，动态视觉识别判断装配情况，实现虚实融合；

S7、重复步骤S3至S6，将所有的零件进行引导装配，直至待装配体完成装配。