CN112461207A - 一种用于引导飞机装配的投影装置及方法 - Google Patents

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楼佩煌
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Abstract

本发明公开了一种用于引导飞机装配的投影装置及方法，包括视觉测量模块和投影模块，视觉测量模块由两个相机组成，投影模块包括一个DLP投影仪，投影方法包括以下步骤：S1：标定视觉测量模块参数及其与投影模块转换关系；S2：获取装配对象与投影装置之间转换关系；S3：DLP投影仪根据转换关系生成投影图像；S4：根据投影装置投射到装配对象表面的引导信息进行装配。本发明一种用于引导飞机装配的投影装置及方法，仅需简单的操作即可导入数据并生成投影图像，节约成本，可视化效果好，操作人员能够根据可见的产品对象、类型、工艺步骤顺序操作，减轻操作人员的劳动强度，提高装配精度，降低装配的出错率，应用范围广。

Description

一种用于引导飞机装配的投影装置及方法
技术领域
本发明涉及一种投影装置，特别涉及一种用于引导飞机装配的投影装置及方法，属于飞机装配技术领域。
背景技术
飞机装配是飞机制造的重要环节，飞机的装配准确度直接影响到飞机的使用性能以及生产的互换性。飞机装配是将各零件或组合件按产品技术要求相互准确定位，并用规定的连接方法装配成部件或产品的过程。飞机装配占飞机制造总劳动量的50％-70％。
目前，飞机装配车间的装配AO大量采用纸质媒介，装配操作人员在每个工位工作时均需要携带纸质AO，而纸质装配AO上包含了大量信息：工艺指令信息、质量审查信息、生产信息和过程信息，其中操作人员需要首先查阅AO，找到相应操作指示，并进行操作，对于复杂装配过程，AO单往往更为复杂，操作人员使用极其不方便。同时，由于缺少直观的装配引导信息，操作人员在安装飞机紧固件时极可能出现漏装和错装的现象，进而需要重装或返修，影响飞机研制周期。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于引导飞机装配的投影装置及方法，以解决上述背景技术中提出的缺少直观的装配引导信息，操作人员在安装飞机紧固件时极可能出现漏装和错装的现象，进而需要重装或返修，影响飞机研制周期的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于引导飞机装配的投影装置，包括视觉测量模块和投影模块，所述视觉测量模块由两个相机组成，所述投影模块包括一个 DLP投影仪。
作为本发明的一种优选技术方案，两个所述相机之间的距离为300mm，所述相机轴线夹角为30度，且所述DLP投影仪安装于两个相机中间，所述DLP投影仪投射方向与安装平面夹角为6°。
作为本发明的一种优选技术方案，所述投影方法包括以下步骤：
S1：标定视觉测量模块与投影模块，获得视觉测量模块参数及其与投影模块转换关系；
S2：在装配对象上安装投影辅助工装，视觉测量模块测量投影辅助工装坐标，并与理论模型进行匹配，获取装配对象与投影装置之间的转换关系；
S3：根据装配对象理论模型、理论模型与视觉测量模块之间的转换关系、视觉测量模块与投影模块转换关系生成投影图像，DLP投影仪将图像投射至装配对象表面；
S4：装配操作人员根据投影装置投射到装配对象表面的引导信息进行装配。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2中投影辅助工装共有4个，安装于装配对象的孔特征中。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S3中生成的投影图像包括孔的装配信息。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S3中，投影图像中孔的装配信息包括装配对象名称、装配孔的序号、和装配孔的总数，不同孔径的孔设置不同投影图案颜色，投影出的图案为虚线圆圈和线条，虚线圆圈分布于孔周围，线条横跨装配孔。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S3中，投影图像根据装配过程实时更改，完成装配后，视觉测量模块实时采集对应位置的图案，根据线条特征变化改变投影图案。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明一种用于引导飞机装配的投影装置及方法，灵活性高，仅需简单的操作即可导入数据并生成投影图像；完全代替传统辅助装配工具和纸质资料，大大节约成本。
2.本发明一种用于引导飞机装配的投影装置及方法，可视化效果好，操作人员能够根据可见的产品对象、类型、工艺步骤顺序操作，减轻操作人员的劳动强度，提高装配精度，降低装配的出错率，应用范围广，可广泛应用于飞机装配领域，并可向汽车制造领域推广。
附图说明
图1投影方法的步骤流程示意图；
图2投影装置示意图；
图3相机安装夹角与距离示意图；
图4投影模块安装角度示意图；
图5投影图像信息；
图6孔位未安装紧固件投影图案示意图；
图7孔位已安装紧固件投影图案变化示意图。
图中：1、相机；2、DLP投影仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供了一种用于引导飞机装配的投影装置及方法的技术方案：一种用于引导飞机装配的投影装置，包括视觉测量模块和投影模块，视觉测量模块由两个相机1组成，用于测量投影辅助工装，投影模块包括一个DLP投影仪2，将生成的图片投射至装配对象表面。
两个相机1之间的距离为300mm，相机1轴线夹角为30度，且DLP投影仪安装于两个相机1中间，DLP投影仪2投射方向与安装平面夹角为6°。
根据图2和图3所示，具体的，两个相机1之间的距离为300mm，DLP投影仪安装于两个相机1中间，相机1的轴线夹角为30度，DLP投影仪2投射方向与安装平面夹角为 6度。
投影方法包括以下步骤：
S1：标定视觉测量模块与投影模块，获得视觉测量模块参数及其与投影模块转换关系；
S2：在装配对象上安装投影辅助工装，视觉测量模块测量投影辅助工装坐标，并与理论模型进行匹配，获取装配对象与投影装置之间的转换关系；
S3：根据装配对象理论模型、理论模型与视觉测量模块之间的转换关系、视觉测量模块与投影模块转换关系生成投影图像，DLP投影仪将图像投射至装配对象表面；
S4：装配操作人员根据投影装置投射到装配对象表面的引导信息进行装配。
步骤S2中投影辅助工装共有4个，安装于装配对象的孔特征中，在实际应用时，为了便于安装和保证投影精度，安装辅助工装的孔特征表面最好为平面。
步骤S3中生成的投影图像包括孔的装配信息。
步骤S3中，投影图像中孔的装配信息包括装配对象名称、装配孔的序号、和装配孔的总数，不同孔径的孔设置不同投影图案颜色，投影出的图案为虚线圆圈和线条，虚线圆圈分布于孔周围，线条横跨装配孔。
根据图4所示，具体的，投影图像中孔的装配信息包括装配对象名称、装配孔的序号、装配孔的总数，不同孔径的孔设置不同投影图案颜色，投影出的图案为圆圈和线条，圆圈分布于孔周围，线条横跨装配孔。
步骤S3中，投影图像根据装配过程实时更改，完成装配后，视觉测量模块实时采集对应位置的图案，根据线条特征变化改变投影图案，完成装配和检测后，对应位置的高亮图案发生变化，虚线圆圈变为实线圆圈，表示该孔位已安装紧固件，如图7所示，初始投影和操作完成后的颜色可在软件中设置。
根据图6和图7所示，具体的，投影图像根据装配过程实时更改，完成装配后，视觉测量模块实时采集对应位置的图案，根据线条特征变化改变投影图案，装配操作前线条投射至装配孔表面经视觉测量模块采集处理后存在断点，装配后由于存在紧固件，线条无断点。
具体使用时，本发明一种用于引导飞机装配的投影装置及方法，投影方法具体操作如下，第一进行标定，标定视觉测量模块与投影模块，获得视觉测量模块参数及其与投影模块的转换关系，第二在装配对象上安装投影辅助工装，安装于装配对象的投影辅助工装有4 个，安装于装配对象的孔特征中，且在实际应用时，为了便于安装和保证投影精度，安装辅助工装的孔特征表面最好为平面，然后视觉测量模块测量投影辅助工装坐标，并与理论模型进行匹配，获取装配对象与视觉测量模块之间的转换关系；第三，根据装配对象理论模型、理论模型与视觉测量模块之间的转换关系、视觉测量模块与投影模块转换关系生成投影图像，投影图像中孔的装配信息包括装配对象名称、装配孔的序号、装配孔的总数，不同孔径的孔设置不同投影图案颜色，投影出的图案为圆圈和线条，圆圈分布于孔周围，线条横跨装配孔， DLP投影仪2将图像投射至装配对象表面；第四，装配操作人员根据投影装置投射到装配对象表面的引导信息进行装配，投影图像根据装配过程实时更改，完成装配后，视觉测量模块实时采集对应位置的图案，根据线条特征变化改变投影图案，装配操作前线条投射至装配孔表面经视觉测量模块采集处理后存在断点，装配后由于存在紧固件，线条无断点，完成装配和检测后，对应位置的高亮图案发生变化，虚线圆圈变为实线圆圈，表示该孔位已安装紧固件，初始投影和操作完成后的颜色可在软件中设置。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于引导飞机装配的投影装置，包括视觉测量模块和投影模块，其特征在于，所述视觉测量模块由两个相机（1）组成，所述投影模块包括一个DLP投影仪（2）。
2.根据权利要求1所述的一种用于引导飞机装配的投影装置，其特征在于，两个所述相机（1）之间距离的为300mm，所述相机（1）轴线夹角为30度，且所述DLP投影仪安装于两个相机（1）中间，所述DLP投影仪（2）投射方向与安装平面夹角为6°。
3.一种用于引导飞机装配的投影方法，其特征在于，所述的投影方法包括以下步骤：
S1：标定视觉测量模块与投影模块，获得视觉测量模块参数及其与投影模块转换关系；
S2：在装配对象上安装投影辅助工装，视觉测量模块测量投影辅助工装坐标，并与理论模型进行匹配，获取装配对象与投影装置之间的转换关系；
S3：根据装配对象理论模型、理论模型与视觉测量模块之间的转换关系、视觉测量模块与投影模块转换关系生成投影图像，DLP投影仪将图像投射至装配对象表面；
S4：装配操作人员根据投影装置投射到装配对象表面的引导信息进行装配。
4.根据权利要求3所述的一种用于引导飞机装配的投影方法，其特征在于，所述步骤S2中投影辅助工装共有4个，安装于装配对象的孔特征中。
5.根据权利要求3所述的一种用于引导飞机装配的投影方法，其特征在于，所述步骤S3中生成的投影图像包括孔的装配信息。
6.根据权利要求3所述的一种用于引导飞机装配的投影方法，其特征在于，所述步骤S3中，投影图像中孔的装配信息包括装配对象名称、装配孔的序号、和装配孔的总数，不同孔径的孔设置不同投影图案颜色，投影出的图案为虚线圆圈和线条，虚线圆圈分布于孔周围，线条横跨装配孔。
7.根据权利要求3所述的一种用于引导飞机装配的投影方法，其特征在于，所述步骤S3中，投影图像根据装配过程实时更改，完成装配后，视觉测量模块实时采集对应位置的图案，根据线条特征变化改变投影图案。
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