基于AR技术的飞机辅助装配及错漏装检测
徐伟峰
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徐伟峰,. 基于AR技术的飞机辅助装配及错漏装检测[J]. 航空航天学报,2021.1. DOI:10.12721/ccn.2021.157009.
摘要: 随着航空工业的快速发展,飞机装配的精度与效率要求越来越高。传统的飞机装配过程中,由于装配环节复杂、工序繁多,容易出现错装、漏装等问题,严重影响飞机的质量和交付周期。增强现实(AR)技术作为一种新兴的交互技术,能够通过实时信息叠加和交互操作,有效辅助装配人员进行精确装配,并实时检测错漏装情况。本文旨在探讨基于AR技术的飞机辅助装配系统的设计与实现,以及如何利用该系统进行错漏装检测,以提高飞机装配的质量和效率。
关键词: 增强现实;飞机装配;错漏装检测;辅助装配系统
DOI:10.12721/ccn.2021.157009
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引言

飞机装配是一个高度复杂的过程,涉及大量的零部件和装配工序。传统的装配方法依赖于纸质图纸和装配人员的经验,容易出现人为错误。AR技术的引入,为飞机装配带来了新的解决方案。通过AR技术,装配人员可以在实际装配过程中实时获取虚拟信息,如装配指导、零部件位置和装配顺序等,从而提高装配的准确性和效率。

1.飞机装配中的错漏装问题

1.1错漏装问题的安全隐患

飞机装配中的错漏装问题不仅仅是装配过程中的一个小错误,它可能直接关系到飞机的安全性和可靠性。例如,如果关键部件如螺栓、接头或电路板安装不当,可能会在飞行中导致结构失效或电气系统故障,严重时甚至可能引发灾难性事故。此外,错漏装还可能导致飞机在地面维护时出现问题,增加维修成本和时间,影响飞机的正常运营。因此,错漏装问题在飞机装配中是一个不容忽视的安全隐患,需要通过严格的质量控制和检测手段来预防和纠正。

1.2错漏装问题的经济影响

错漏装问题不仅对飞机的安全构成威胁,还会对航空公司的经济效益产生重大影响。一旦在装配过程中出现错漏装,可能需要进行返工或更换部件,这将增加额外的人力和材料成本。此外,由于错漏装导致的飞机延迟交付或停飞,航空公司可能会面临巨额的运营损失和客户信任度的下降。长期来看,频繁的错漏装问题还可能导致制造商声誉受损,影响未来的订单和市场份额。因此,从经济角度出发,解决错漏装问题对于保持航空公司的竞争力和可持续发展至关重要。

2.AR技术的飞机辅助装配错漏装检测

2.1AR技术在飞机装配中的实时指导功能

增强现实(AR)技术在飞机装配中的应用,通过将虚拟信息叠加在实际装配场景上,为装配工人提供了实时的视觉指导。例如,AR系统可以在工人的视野中显示精确的装配步骤、部件位置和紧固顺序,甚至可以在关键步骤中提供动画演示,确保每个细节都符合设计要求。这种实时指导功能极大地减少了工人对传统图纸和手册的依赖,提高了装配的准确性和效率。同时,AR系统还可以根据工人的操作实时反馈,及时纠正错误,避免错漏装的发生,从而确保飞机装配的质量。

2.2AR技术在错漏装检测中的应用

AR技术在飞机装配中的另一个重要应用是错漏装检测,通过集成传感器和摄像头,AR系统可以实时监控装配过程,并与预设的装配模型进行比对。一旦检测到装配错误或遗漏,系统会立即通过视觉或声音提示工人,甚至在必要时自动暂停装配过程,以防止错误进一步扩大。此外,AR系统还可以记录整个装配过程的数据,用于后续的质量分析和追溯,确保每个部件的安装都符合标准,从而提高飞机的安全性和可靠性。

2.3AR技术提升装配工人的培训和技能

AR技术不仅在实际装配过程中发挥作用,它还可以用于提升装配工人的培训和技能。通过AR模拟系统,新员工可以在虚拟环境中进行装配操作的训练,学习正确的装配技巧和流程。这种沉浸式的培训方式可以减少实际操作中的错误,加快新员工的熟练速度。同时,AR技术还可以为经验丰富的工人提供高级技能培训,如复杂系统的故障诊断和维修。通过不断更新和扩展AR培训内容,可以确保装配团队始终保持高水平的技能和知识,从而减少错漏装问题的发生。

3.基于AR技术的飞机辅助装配

3.1提高装配精确度

基于AR技术的飞机辅助装配系统通过在工人的视野中精确叠加虚拟装配指导,如部件的3D模型、安装位置和紧固顺序,极大地提高了装配的精确度。这种实时视觉辅助减少了工人对传统图纸的依赖,使得即使在复杂的装配任务中,工人也能准确无误地完成每个步骤。精确度的提高不仅减少了返工和错误,还确保了飞机的结构完整性和性能。具体来说,AR系统可以在工人的头戴显示器上显示详细的装配指示,包括部件的精确位置、角度和紧固力度。例如,在安装复杂的航空电子设备时,AR系统可以显示设备的虚拟轮廓,指导工人如何正确对齐和固定设备,确保其与飞机的电气系统完美匹配。此外,AR系统还可以实时检测工人的操作,一旦发现偏差,立即通过视觉或声音提示工人进行调整,从而避免了因微小误差积累导致的重大装配错误。

3.2增强装配过程的可视化

AR技术通过将虚拟信息与实际装配场景相结合,为工人提供了一个增强的可视化环境。这不仅包括基本的装配指导,还可以显示动态的装配流程、关键步骤的动画演示以及潜在错误的实时反馈。这种可视化增强了工人对装配过程的理解,使得复杂的装配任务变得更加直观和易于管理,从而提高了整体的工作效率。在实际应用中,AR系统可以在工人的视野中显示装配步骤的虚拟流程图,指导工人按照正确的顺序进行装配。例如,在安装飞机引擎时,AR系统可以显示引擎的虚拟模型,并逐步指导工人如何安装各个部件,如燃油喷射器、涡轮叶片和排气系统。此外,AR系统还可以通过动画演示关键步骤,如紧固螺栓的正确扭矩值和顺序,确保工人能够准确无误地完成操作。

3.3提升装配工人的培训效率

基于AR技术的辅助装配系统还可以用于提升装配工人的培训效率,通过AR模拟,新员工可以在虚拟环境中进行实际操作的训练,学习正确的装配技巧和流程,而无需直接在实际飞机上操作。这种模拟训练减少了培训过程中的风险和成本,同时加快了新员工的熟练速度,确保他们能够快速适应实际工作环境。在AR培训系统中,新员工可以戴上AR头盔或眼镜,进入一个虚拟的装配场景。在这个场景中,他们可以模拟装配各种飞机部件,如机翼、引擎和控制系统。AR系统会提供详细的步骤指导,包括部件的正确位置、安装顺序和紧固方法。如果新员工在操作中出现错误,AR系统会立即提供反馈和纠正建议,帮助他们及时改正。

结束语

综上所述,基于AR技术的飞机辅助装配系统通过提高装配精确度、增强装配过程的可视化、提升装配工人的培训效率以及实现装配数据的实时记录与分析,为飞机制造业带来了革命性的变革。这些技术的应用不仅极大地提高了生产效率和产品质量,还为工人提供了更加安全、直观和高效的工作环境。随着AR技术的不断进步和成本的降低,我们有理由相信,AR将在未来的飞机制造业中扮演越来越重要的角色,推动整个行业向着更加智能化、自动化的方向发展。

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