基于移动终端的飞机装配现场工艺可视化系统

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1、基于移动终端的飞机装配现场工艺可视化系统米王帅，孙占磊，张承阳，赵罡(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)【摘要】针对现代飞机数字化装配过程中装配现场工艺可视化程度低、信息管理方法实时性差等f*-l题，提出了一种基于移动终端的飞机装配现场工艺可视化及信息管理方法。将仿真动画和三维数字化模型集成到移动终端系统，实现便携式工艺可视化，通过移动终端实现装配现场数据信息的实时发布与反馈，提高飞机装配现场信息管理的效率。关键词：移动终端；飞机装配现场；_r-：E可视化；信息管理DOI：10．16080／j．issnl671

2、-833x．2016．10．058王帅硕士．北京航空航天大学机械工程及自动化学院．航空宇航制造工程专业。主要研究方向为飞机数字化装配与移动终端开发技术。+基金项目：国防基础科研计划项目：航空复杂武器装备线缆管路虚拟装配技术(A0520133008)。58航空制造技术·2016年第10期飞机装配是飞机制造过程中的重要环节，与飞机的性能、质量等因素密切相关【l】。在飞机装配过程中，装配现场工艺可视化程度直接影响操作人员的工作效率口]。提高装配现场工艺可视化程度，优化装配现场信息管理方式，有利于提高飞机装配的效率。现代飞机装配行业中，基于

3、三维模型的装配仿真技术得到广泛应用，为飞机装配现场无纸化提供了重要前提，因主要应用于装配工艺设计阶段，在装配现场应用较为有限【3】。Autodesk公司提出了一种可交互三维工艺可视化方法应用于工业装配现场[41，西北工业大学通过基于(ModelBasedDefinition，MBD)技术的三维作业卡，将轻量化模型应用于飞机等复杂产品的检修现场【5】。但是在现场应用过程中，由于可视化终端设备固定，操作者在飞机内部或距离终端设备较远的位置操作不便，甚至需要从装配工位到控制计算机反复、频繁移动，并依赖对三维模型的感官记忆辅助装配，人机交互

4、需要借助鼠标和键盘来浏览三维模型，严重影响操作者的直观体验【6】。因此，在飞机装配现场应用三维可视化技术过程中，提高可视化终端设备的便携性和直观性有利于提高装配人员的工作效率。移动终端是可以在移动环境下使用的计算机，包括手机、平板电脑、POS机等数据传输及显示设备【7】。移动终端作为便携式的信息处理手段，已广泛应用于交通物流管理、现代生产制造和远程医疗等行业。例如宝马公司利用增强现实技术，在制造环境下应用移动终端进行员工培训与现场问题检测【8】。空客公司通过可穿戴设备辅助飞机生产现场工作过程[91，将移动终端应用于现代飞机数字化装配

5、现场，可以有效提高飞机装配现场可视化终端的便携性。但是移动终端存储容量和计算能力有限，图形处理和显示能力也不如台式计算机优越。在应用过程中需要从后台工作站远程获取数据，而且需要解决三维模型在移动环境下绘制与渲染的问题Polo本文提出了基于移动终端的飞机装配现场工艺可视化及信息管理方法，将仿真动画和三维简化模型载人移动终端，提高工艺可视化水平，并在此基础上对传统的交互方式进行改进，通过触摸屏实现装配人员与三维模型的直接交互。利用移动终端无线网络数据传输技术实现装配现场信息的实时发布和反馈，开发了一套基于移动终端的飞机装配现场工艺可视化

6、及信息管理系统，提高飞机装配现场的工作效率。基于移动终端的工艺可视化及信息管理方法飞机装配现场工艺可视化的目的在于工艺规程的分层次展现【1”，并通过装配仿真过程动画以及三维模型使装配人员直观理解装配工艺。可视化信息包括任务文本、工艺规程文件、仿真动画以及三维数字化模型等，可以通过无线网络数据传输技术从远程工作站下载，用以指导现场装配。飞机装配现场工艺可视化及信息管理系统总体架构和模块划分如图1所示。其中显示层用于装配现场工艺可视化，通过任务信息、AO工艺文本、仿真动画以及三维数字化模型直接指导现场装配；数据层负责组织装配数据信息，并

7、存储于后台装配信息数据库；数据传输层实现工艺数据发布和反馈功能。1基于数据字典的工艺数据组织与可视化工艺文件的数字化改变了传统的工艺设计过程，使工艺人员从繁重的重复劳动中解脱出来，有利于工艺规程的编制和管理[1210从数字化工艺文件中自动提取工艺规程并存储于数据库，与移动终端系统数据字典形成映射模型，即可实现工艺规程在终端系统上的可视化。本文采用基于数据字典的工艺数据组织与可视化方法进行数据组织和可视化，其实现流程如图2所示。(1)AO工艺规程电子化：工艺员在Excel环境下编写工艺规程，形成Excel类型电子化工艺文件，便于工艺规

8、程管理及与CAPP系统集成【l31。(2)建立工艺数据库：通过Excel表格行与列的定位关系，批量自动提取工艺文件中的工艺规程信息，如工艺规程编号、工序名称、工步序号、操作说明等，存人工作站数据库创建工艺数据表。(3)工艺数据网络传输