[发明专利]基于增强现实的无人机零部件手工铺层辅助系统和方法

说明书

本发明提供了一种基于增强现实的无人机零部件手工铺层辅助系统和方法，用以解决现有技术中无人机手工铺层效率低、误操作多的问题。所述手工铺层辅助方法，实时捕捉无人机零部件图像和操作动作画面，生成视频流数据，根据视频流数据依次匹配出三维模型、三维铺层模板、目标空间位姿及相应的铺层工艺参数，并对视频流及匹配数据进行虚实融合，逐帧得到实时的虚实融合铺层工艺视图，操作人员根据虚实融合铺层工艺视图进行无人机零部件的手工铺层操作。本发明自动识别待铺层零部件，使零部件在操作过程中实时准确融合虚拟工艺数据，优化了工艺流程；通过铺层工艺信息推送，降低了操作人员对工艺的认知和记忆负担，提高了铺层生产效率和产品质量。

技术领域

本发明属于无人机总装领域，具体涉及一种基于增强现实的无人机零部件手工铺层辅助系统及方法。

背景技术

无人机铺层工作是无人机生产制作过程中的重要生产步骤，无人机各个零部件的铺层制作是无人机生产制作过程中的重要操作步骤。其中每个无人机零部件均由若干个裁片铺设制作而成，裁片是依据标准制图将无人机铺层专用复合材料裁剪成的料片，每个裁片均有对应唯一编号；无人机复合材料铺层即将裁片按照工艺要求将相应裁片铺设至无人机专用模具上，不仅要保证每个铺设裁片编号正确、顺序正确、方向正确，还要保证铺设后裁片整体的完整性及后面合模后的成品无裂痕，无开裂。无人机复合材料铺层的角度和顺序，是决定零部件力学性能的重要参数。由于不同无人机的铺层工序，裁片大小，铺层方向差异化巨大，导致无人机铺层时严重依赖于手工作业。为了完成作业，工人首先需从工艺文件或三维模型中获取所需信息(复合材料铺层布料编码、铺层顺序、铺层方向、铺层厚度)，然后在无人机模具上进行裁片铺设工作。

现有技术中，在无人机铺层制作现场，一般采用纸质文件及固定式看板系统或激光投影系统对铺层所需信息进行展示，铺层过程中由工人根据图纸或个人铺层经验进行操作。但是，由于每个无人机零件对应裁片较多，同一无人机零件对应相同编号裁片会有七至九层，不同编号及相应层数均不同，工人为确认操作目标位置及顺序需承受大量额外认知负担，严重降低了无人机铺层效率。同时，铺层工艺对操作人员的技术经验要求较高，纸质文件的工艺表达方式信息查询困难，难以把握细节要求，容易产生错误理解从而造成错误操作，例如，多层铺贴过程中裁片出现搭接、错贴等。而激光投影系统虽然实现了一定程度上的可视化，但是能耗大，长期使用对人眼有较大伤害，而且无法实现对现实工况的数据收集和交互，应用模式单一。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种基于增强现实的无人机零部件手工铺层辅助系统和方法，采用增强现实，实现铺层工艺信息与真实物理环境的自动匹配，系统性地将抽象化铺层工艺信息向可视化的增强现实交互式信息进行自动转化，针对无人机铺层工艺逻辑实现可视化的操作导引，引导工人完成无人机手工铺层操作，提高工作效率，降低错误率。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于增强现实的无人机零部件手工铺层辅助系统，所述手工铺层辅助系统包括：图像采集模块、目标识别模块、工艺生成模块、虚实融合模块、工艺推送模块、交互控制模块、显示模块；其中，

所述图像采集模块与所述目标识别模块和虚实融合模块相连，用于实时捕捉操作平台上指定区域内的无人机零部件图像和操作动作画面，生成视频流数据供目标识别模块和虚实融合模块读取；

所述目标识别模块具有零部件三维模型数据库及三维模板数据库，还与所述工艺生成模块和虚实融合模块相连，用于读取所述图像采集模块中的无人机零部件图像的视频流数据，将无人机零部件图像与零部件三维模型数据库中的无人机零部件三维模型相匹配，并基于模型模板匹配算法根据所识别的无人机零部件三维模型与三维模板数据库中的三维铺层模板进行匹配识别；还用于根据所识别的三维铺层模板生成当前目标标识符传递给工艺生成模块，并根据所述三维铺层模板生成目标空间位姿，供虚实融合模块调用；