基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的電子產(chǎn)品輔助裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曾 靜

（南京電子技術(shù)研究所，江蘇 南京 210039）

電子產(chǎn)品的集成化、模塊化發(fā)展在提升其性能的同時(shí)也增大了裝配的難度[1]，使得操作人員培訓(xùn)周期長(zhǎng)、裝配質(zhì)量不穩(wěn)定、效率低下[2-3]，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）的輔助裝配系統(tǒng)是提高員工裝配效率和質(zhì)量的有效手段[4]。從20世紀(jì)90年代起，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在飛機(jī)機(jī)艙輔助布線、員工培訓(xùn)等方面得到廣泛應(yīng)用[5-6]。

針對(duì)具有大基體、小零部件特征的電子產(chǎn)品裝配，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建一套輔助裝配系統(tǒng)。通過分析電子產(chǎn)品的裝配工藝，對(duì)其裝配工藝信息進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)了信息管理、裝配引導(dǎo)等功能。在裝配過程中，通過將虛擬的工藝信息疊加到真實(shí)裝配環(huán)境中，實(shí)時(shí)對(duì)裝配員工進(jìn)行引導(dǎo)和培訓(xùn)，縮短了培訓(xùn)周期，提高了裝配效率。

1 方案設(shè)計(jì)

面向電子產(chǎn)品的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助裝配系統(tǒng)由便攜式可拆卸裝配平臺(tái)和軟件系統(tǒng)組成。軟件系統(tǒng)部署在一臺(tái)主機(jī)上，系統(tǒng)主要包括信息管理模塊、裝配引導(dǎo)模塊和零部件識(shí)別模塊。其中，信息管理模塊主要對(duì)各部分信息包括工藝、文字、圖像等信息進(jìn)行分類、轉(zhuǎn)換、組織與關(guān)聯(lián)，并在裝配過程中實(shí)時(shí)調(diào)用相應(yīng)的信息進(jìn)行虛實(shí)融合；裝配引導(dǎo)模塊主要對(duì)待裝配體零部件的裝配位置進(jìn)行引導(dǎo)；零部件識(shí)別模塊主要在待裝配區(qū)域識(shí)別出所需裝配的零部件，防止裝配順序出錯(cuò)。圖1為系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

1.1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以頭盔顯示器、google眼鏡等貨架增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備機(jī)動(dòng)性好但價(jià)格昂貴、周邊視野有限，長(zhǎng)時(shí)間使用甚至?xí)鸩僮魅藛T的不適[7-8]。……