[发明专利]一种考虑人因的增强现实辅助装配系统

说明书

本发明公开了一种考虑人因的增强现实辅助装配系统，属于工艺装配技术领域，包括场景模型与装配模型导入模块、实时辅助装配模块、人体生理状态监测与评估模块。本发明通过人体生理状态监测模块采集人体生理参数后，结合人体当前姿态和作业任务参数，一并导入评估模型进行自动分析，最终给出装配人员当前的生理心理状态，并及时给出提示，充分改善装配人员的装配负载，减少人因装配失误，值得被推广使用。

技术领域

本发明涉及工艺装配技术领域，具体涉及一种考虑人因的增强现实辅助装配系统。

背景技术

随着制造业需求从固定式和单一功能到柔性化和多功能的不断发展，在产品设计方面，产品的结构更加复杂，零部件增多，装配质量精益求精；在产品的制造方面，从过去的单一品种、大批量和计划式生产转向多品种、小批量和定制式生产。这两方面原因导致制造企业无法或者很难采用代价高昂的完全自动化装配产线，因而仍然需要具有高灵活性的人工装配来应对复杂的产品结构设计和冗长的装配流程。目前，主流的装配指导主要依靠装配指导手册等文字性指导文件，装配指导不够直观，实际指导效果大打折扣。同时，如在装配流程中出现需要调整的情况，所有相关的指导文件均需重新制作，装配指导的可扩展性较差。在多样化产品和短周期的研制周期下，现场装配人员的认知能力负担较大，装配压力增加，严重阻碍了人工装配的质量和效率对提升。

为提高人工装配的质量和效率，基于虚拟现实和增强现实的人机交互技术凭借其便捷的实现和灵活的指导特点，在辅助装配领域逐渐得到了广泛应用。其中，基于虚拟现实的辅助装配系统多用于现场装配前的装配培训，增加现场装配人员对装配流程的熟练程度，并及时对现有装配流程进行改进调整；基于增强现实的辅助装配系统主要应用于现场装配指导，降低装配人员的认知负载，提高装配效率和质量。

然而，目前在基于增强现实技术的辅助装配系统中，尽管装配人员的心理认知负载得到显著下降，但对于复杂设备来说，其装配工序多、装配工作量大、重复性高的特点对装配人员的生理压力仍然较大，尤其是当装配空间不足、零件结构复杂密集时，装配人员可能需要长时间以弯腰、跪姿和爬行等不良姿势进行装配，长期在这样的装配环境和压力下作业，人因失误次数迅速增多，装配质量和效率依然有待改进，这将对装配人员的身体造成长久的损伤。因此，增强现实辅助装配系统中，同样需要加入对人体生理状态的监测和评估，从而在尽可能的保证装配人员生理心理舒适的前提下，防止人因失误，进一步提高装配质量和效率。因此，提出一种考虑人因的增强现实辅助装配系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决目前在基于增强现实技术的辅助装配系统中，存在的尽管装配人员的心理认知负载得到显著下降，但对于复杂设备来说，其装配工序多、装配工作量大、重复性高的特点对装配人员的生理压力仍然较大，尤其是当装配空间不足、零件结构复杂密集时，装配人员可能需要长时间以弯腰、跪姿和爬行等不良姿势进行装配，长期在这样的装配环境和压力下作业，人因失误次数迅速增多，装配质量和效率依然有待改进，对装配人员的身体造成长久的损伤的问题，提供了一种考虑人因的增强现实辅助装配系统，该系统可以在辅助装配过程中对人体的生理状态进行检测，并从人因角度评估其生理状态，进而对具体装配节奏进行及时调整。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括场景模型与装配模型导入模块、实时辅助装配模块、人体生理状态监测与评估模块；

所述场景模型与装配模型导入模块，用于进行三维模型导入与处理、装配信息提取和多模引导信息设置工作；

所述实时辅助装配模块，用于进行对象视觉处理和人机交互工作，对装配人员提供实时引导；

所述人体生理状态监测与评估模块，用于进行人体参数采集、人体姿态采集、数据同步设置和人体状态评估工作，得出装配人员当前的生理心理状态，并及时给出提示。