(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111476224.6 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 中国科学院沈阳自动化研究所 地址 110016 辽宁省沈阳市沈河区南塔街 114号 (72)发明人 徐志刚　于海斌　王军义　杨啸　 刘勇　徐永利　哈乐　范林林　 (74)专利代理 机构 沈阳科苑专利商标代理有限 公司 210 02 代理人 王倩 (51)Int.Cl. G06T 19/00(2011.01) G06F 3/01(2006.01) G06F 3/16(2006.01) G06Q 10/04(2012.01)G06Q 50/04(2012.01) G06N 3/00(2006.01) (54)发明名称 基于增强现实的复杂易变形舱段对接可视 化装配辅助方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于增强现实的复杂易 变形舱段对接可视化装配辅助方法， 涉及智能装 配领域。 该方法利用实测的舱段三维模型构建虚 拟装配仿真环境， 进行配合间隙及干涉状态检 测； 采用装配路径智能优化算法， 通过标准通讯 接口协议与虚拟装配仿真环境进行信息交互， 完 成最优装配 路径规划； 将装配引导路径和视觉检 测得到的实际装配路径以3D图像、 路径偏差 数值 等形式叠加到虚实配准后的增强现实环境中， 实 现可视化智能装配辅助功能。 本发 明可解决复杂 易变形舱段对接过程中频繁出现的卡死错位等 装配难题， 降低对操作人员经验技能的依赖， 大 幅提高装配效率及一次装配成功率。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114241169 A 2022.03.25 CN 114241169 A 1.基于增强现实的复杂易变形舱段对接可视化装配辅助方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： 步骤S1： 基于实测的舱段三维模型， 构建虚拟装配仿真环境， 用于配合间隙及干涉状态 检测； 步骤S2： 采用装配路径智能优化算法， 通过标准通讯接口协议与虚拟装配仿真环境进 行信息交 互， 完成最优 装配路径规划； 步骤S3： 将规划好的最优装配路径和视觉检测得到的实际装配路径以3D图像、 路径偏 差数值的形式叠加到虚实配准后的增强现实环境中， 实现可视化智能装配辅助功能。 2.根据权利要求1所述的基于增强现实的复杂易变形舱段对接可视化装配辅助方法， 其特征在于， 所述 步骤S1包括以下步骤： 步骤S1.1： 将实测的舱段三维模型导入虚拟装配仿真软件， 通过调整虚拟装配仿真软 件内舱段三维模型 的位姿， 使虚拟环境与真实空间内舱段 的位姿保持一致， 并依据装配过 程设定各舱段的运动自由度； 步骤S1.2： 根据舱段几何特 征配置虚拟传感器， 以测量配合间隙和干涉状态； 步骤S1.3： 在虚拟装配仿真软件内配置输入输出信号， 以实现与智能优化算法的信息 交互。 3.根据权利要求2所述的基于增强现实的复杂易变形舱段对接可视化装配辅助方法， 其特征在于， 所述虚拟传感器设置于舱段每级台阶的首尾处， 首尾两处分别 设置两组虚拟 传感器， 一组用于测量配合间隙， 一组用于测量干涉深度。 4.根据权利要求1所述的基于增强现实的复杂易变形舱段对接可视化装配辅助方法， 其特征在于， 所述 步骤S2包括以下步骤： 步骤S2.1： 搭建标准通讯接口服务器， 作为智能优化算法与虚拟装配仿真软件信息交 互的中间载体； 步骤S2.2： 智能优化算法初始化： 以活动舱段的一种空间位姿作为一个可能解， 设定可 能解的范围、 适应度函数表达式、 智能优化 算法迭代终止条件及算法相关参数； 步骤S2.3： 适应度函数计算： 在智能优化算法的每一个迭代步 内， 将可能解数据通过通 讯接口服务器发送至虚拟装配仿真软件， 虚拟装配仿真软件根据该数据调整活动舱段的空 间位姿， 并利用虚拟传感器测量配合间隙及干涉深度， 通过通讯接口服务器将测量值发送 至智能优化算法， 智能优化算法基于舱段的配合间隙及干涉深度， 利用适应度函数表达式 计算适应度函数值； 步骤S2.4： 最优装配路径上路径点获取： 以装配过程不发生碰撞干涉， 舱段间配合间隙 最大化为优化 目标， 通过智能优化算法迭代运算获得最优解， 即最优装配路径上 的一个最 优路径点； 步骤S2.5： 最优装配路径获取： 在对接装配方向上， 重复运行多次智能优化算法， 即重 复步骤S2.3和步骤S2.4， 得到多个最优路径 点， 采用直线 段依次连接各最优路径点， 得到最 优装配路径； 步骤S2.6： 最优装配路径验证： 以设定步长对最优装配路径进行离散处理， 将离散后的 路径点通过通讯接口服务器发送至虚拟装配仿 真软件， 虚拟装配仿 真软件根据路径点模拟 对接装配过程， 并测量配合间隙， 若对接过程中不存在碰撞干涉， 则最优装配路径通过验权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114241169 A 2证； 若存在碰撞干涉， 则 在碰撞区域采用智能优化算法重新规划一个最优路径 点， 直至最优 装配路径验证通过； 步骤S2.7： 根据最优装配路径验证过程中测得的配合间隙值， 构建装配路径可行域， 即 实际装配路径允许偏离的最大 范围。 5.根据权利要求4所述的基于增强现实的复杂易变形舱段对接可视化装配辅助方法， 其特征在于， 所述智能优化算法为粒子群优化算法， 将活动舱段 的一种空间位姿作为一个 粒子。 6.根据权利要求4所述的基于增强现实的复杂易变形舱段对接可视化装配辅助方法， 其特征在于， 所述 适应度函数表达式为： fitness＝min{ClearanceSensor, ‑CollisionSensor} 其中， ClearanceSensor为配合间隙测量 值， CollisionSensor为干涉深度测量 值。 7.根据权利要求1所述的基于增强现实的复杂易变形舱段对接可视化装配辅助方法， 其特征在于， 所述 步骤S3包括以下步骤： 步骤S3.1： 设计用于增强现实辅助装配的标志 物， 并将标志 物固定在各活动舱段 上； 步骤S3.2： 利用增强现实设备的图像采集系统采集装配现场舱段的图像； 步骤S3.3： 通过识别图像中的标志物， 获得预定义标志物与当前场景标志物的位姿转 换矩阵， 完成虚拟信息的三维跟踪注 册； 步骤S3.4： 构建包含最优装配路径、 装配路径可行域、 实际装配路径的虚拟3D图像， 将 其叠加到增强现实环境中； 步骤S3.5： 通过人机交互方式， 在增强现实环境中显示路径偏离数值信息， 实现动态反 馈。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114241169 A 3