一种基于维修视觉可达性的机械设计调整方法技术

本发明专利技术公开了一种基于维修视觉可达性的机械设计调整方法。包括：在维修仿真软件中搭建维修虚拟环境；根据维修部件和环境部件的位置数据，确定维修部件未被自身遮挡且未被环境部件遮挡的特征点；采用最佳直接视野范围模型、最佳眼动视野范围模型、最大直接视野范围模型和最大眼动视野范围模型确定未被遮挡特征点的第一视觉可达性评分；基于视距确定未被遮挡特征点的第二视觉可达性评分；基于光照强度确定未被遮挡特征点的第三视觉可达性评分；根据第一、第二和第三视觉可达性评分确定维修部件的视觉可达性综合评分；根据维修部件的视觉可达性综合评分确定是否对样机设计进行调整。本发明专利技术为机械的维修性设计提供客观、定量、全面参考依据。

A Method of Mechanical Design Adjustment Based on Visual Accessibility of Maintenance

The invention discloses a mechanical design adjustment method based on maintenance visual accessibility. It includes: building maintenance virtual environment in maintenance simulation software; determining the feature points of maintenance components that are not covered by themselves and are not covered by environmental components according to the location data of maintenance components and environmental components; using the best direct visual field model, the best eyemovement visual field model, the maximum direct visual field model and the maximum eyemovement visual field model to determine the unshielded features. The first visual accessibility score of points; the second visual accessibility score of unshielded feature points based on visual distance; the third visual accessibility score of unshielded feature points based on illumination intensity; the comprehensive visual accessibility score of maintenance components based on the first, second and third visual accessibility scores; and the comprehensive visual accessibility score of maintenance components based on the comprehensive visual accessibility score of maintenance components to determine whether or not. Adjust the prototype design. The invention provides objective, quantitative and comprehensive reference basis for Mechanical Maintainability design.

【技术实现步骤摘要】
一种基于维修视觉可达性的机械设计调整方法
本专利技术涉及人机工程中人视觉可达性分析的
，特别是涉及一种基于维修视觉可达性的机械设计调整方法。
技术介绍
当前，随着大型装备的自动化水平和智能化程度越来越高，装备的发展方向向着高度集成化发展，维修难度反而越来越大。为保证装备具有较好的使用可靠性和较低的全寿命周期费用，维修性设计与验证已成为装备设计过程中必不可少的研究领域。维修性验证是产品维修性设计的重要一环。产品维修性的定性定量设计是否满足要求，都要通过维修性验证来进行检验。目前，随着计算机仿真技术和虚拟现实技术的飞速发展和广泛应用，基于虚拟现实技术的虚拟维修仿真技术也成为了当前的研究热点。虚拟现实技术在维修性领域的深入应用，使得维修性设计工作可以和装备总体设计工作并行的开展，极大的提高了维修性设计工作的效率。虚拟维修环境下，通过建立一个包含维修人员、维修工具、装备三维数字样机、维修过程等一切维修要素的虚拟空间对装备的维修过程进行仿真，提前发现装备维修性设计方面的不足，将有关产品维修性方面的潜在问题在设计阶段的早期就予以解决。目前，对于视觉可达性虚拟维修技术发展还不成熟，传统的方法仍然具有一定的局限性，基于虚拟维修技术的维修性评价工作仍然以定性评价为主，需要维修人员进行主观定性的判断和专家意见的辅助等问题，无法给出客观数据支撑评价结果。虚拟维修中的可视性缺乏客观、定量、全面的自动化评价方法。因此本方法提的是一种虚拟环境下的视觉可达性自动化评价与分析方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于维修视觉可达性的机械设计调整方法，为机械的维修性设计提供客观、定量、全面参考依据。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于维修视觉可达性的机械设计调整方法，包括：在维修仿真软件中搭建维修虚拟环境，所述维修虚拟环境包括虚拟人、虚拟样机、维修部件和环境部件；根据维修部件和环境部件的位置数据，确定所述维修部件未被自身遮挡且未被环境部件遮挡的特征点，记为未被遮挡特征点；采用最佳直接视野范围模型、最佳眼动视野范围模型、最大直接视野范围模型和最大眼动视野范围模型确定所述未被遮挡特征点基于视锥的第一视觉可达性评分；基于视距确定所述未被遮挡特征点的第二视觉可达性评分；基于光照强度确定所述未被遮挡特征点的第三视觉可达性评分；根据第一视觉可达性评分、第二视觉可达性评分和第三视觉可达性评分确定所述维修部件的视觉可达性综合评分；根据所述维修部件的视觉可达性综合评分确定是否对样机设计进行调整。可选的，所述根据维修部件和环境部件的位置数据，确定所述维修部件未被自身遮挡且未被环境部件遮挡的特征点，具体包括：获取维修部件的特征点；根据维修部件的特征点构建维修部件的AABB包围盒；确定视点位置；根据所述维修部件的特征点位置和所述视点位置构建视线参数方程；基于视线参数方程，利用视线干涉检测算法逐点检测所述维修部件的特征点是否被维修部件的AABB包围盒遮挡，并将未被维修部件的AABB包围盒遮挡的特征点记为第一特征点；获取环境部件的特征点；根据环境部件的特征点构建环境部件的AABB包围盒；基于所述视线参数方程，利用视线干涉检测算法逐点检测所述第一特征点是否被环境部件的AABB包围盒遮挡，并将未被环境部件的AABB包围盒遮挡的第一特征点确定为未被遮挡特征点。可选的，在所述利用视线干涉检测算法逐点检测所述第一特征点是否被环境部件的AABB包围盒遮挡之后，还包括：判断所述维修部件的特征点是否存在被环境部件遮挡的特征点；如果是，则调整虚拟人的头部位置，重新确定视点，跳转至所述确定视点位置步骤；如果否，则执行确定第一视觉可达性评分步骤。可选的，所述根据第一视觉可达性评分、第二视觉可达性评分和第三视觉可达性评分确定所述维修部件的视觉可达性综合评分，具体包括：根据计算所述维修部件的视觉可达性综合评分Sc，其中，m表示所述未被遮挡特征点的个数，n表示未被自身遮挡的特征点个数，S1表示第一视觉可达性评分，S2表示第二视觉可达性评分，S3表示第三视觉可达性评分。可选的，所述根据第一视觉可达性评分、第二视觉可达性评分和第三视觉可达性评分确定所述维修部件的视觉可达性综合评分，具体包括：根据计算调整虚拟人头部位置后，所述维修部件的视觉可达性综合评分Sca，其中，m表示调整虚拟人头部位置后所述未被遮挡特征点的个数，n表示调整虚拟人头部位置后未被自身遮挡的特征点个数，S1表示调整虚拟人头部位置后的第一视觉可达性评分，S2表示调整虚拟人头部位置后的第二视觉可达性评分，S3表示调整虚拟人头部位置后的第三视觉可达性评分，m11表示将头部向上调整6度后重新检测未被自身和环境部件遮挡的维修部件特征点个数，m12表示将头部向下调整6度后重新检测未被自身和环境部件遮挡的维修部件特征点个数，S11、S12分别表示将头部向上调整6度后的第一视觉可达性评分和将头部向下调整6度后的第一视觉可达性评分，S21、S22分别表示将头部向上调整6度后的第二视觉可达性评分和将头部向下调整6度后的第二视觉可达性评分，S31、S32表示将头部向上调整6度后的第三视觉可达性评分和将头部向下调整6度后的第三视觉可达性评分。可选的，所述根据所述维修部件的视觉可达性综合评分确定是否对样机设计进行调整，具体包括：判断所述维修部件的视觉可达性综合评分是否小于设定阈值；如果是，则需要对所述维修部件的设计进行调整；如果否，则无需对所述维修部件的设计进行调整。可选的，所述环境部件为维修路径周边的环境部件。可选的，所述维修仿真软件为DELMIA软件。可选的，所述最佳直接视野范围模型确定的视锥范围为法线为水平线下倾角为30度的直线，且锥角为30度的锥体空间；最佳眼动视野范围模型确定的视锥范围为法线为水平线下倾角为30度的直线，且锥角为60度的锥体空间；最大直接视野范围模型确定的视锥范围为法线为水平线下倾角为30度的直线，且水平平面为-60度到60度，竖直平面为15度到-75度的椭圆锥体空间；最大眼动视野范围模型确定的视锥范围为法线为水平线下倾角为30度的直线，且水平平面为-60度到60度，竖直平面为25度到-85度的椭圆锥体空间。可选的，所述维修部件的特征点在最佳直接视野范围的评分为1，在最佳眼动视野范围的评分为0.7，在最大直接视野范围的评分为0.4，在最大眼动视野范围的评分为0.2，所述设定阈值为0.7。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的基于维修视觉可达性的机械设计调整方法，采用视线干涉检测算法分析了维修部件的视觉遮挡，并确定了维修部件基于视锥、基于视距和基于光照强度的视觉可达性模型，并根据基于视锥、基于视距和基于光照强度的视觉可达性模型确定了维修部件的视觉可达性综合评价模型，实现了对机械部件维修视觉可达性的全面、客观、定量的分析，有效提高了维修性设计的水平和效率，而且，视觉可达性综合评价模型中将光照强度及环境部件视觉遮挡比例作为系数，将视锥与视距作为评分标准，相比传统的评价体系，更科学、更符合实际维修工况。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于维修视觉可达性的机械设计调整方法，其特征在于，包括：在维修仿真软件中搭建维修虚拟环境，所述维修虚拟环境包括虚拟人、虚拟样机、维修部件和环境部件；根据维修部件和环境部件的位置数据，确定所述维修部件未被自身遮挡且未被环境部件遮挡的特征点，记为未被遮挡特征点；采用最佳直接视野范围模型、最佳眼动视野范围模型、最大直接视野范围模型和最大眼动视野范围模型确定所述未被遮挡特征点基于视锥的第一视觉可达性评分；基于视距确定所述未被遮挡特征点的第二视觉可达性评分；基于光照强度确定所述未被遮挡特征点的第三视觉可达性评分；根据第一视觉可达性评分、第二视觉可达性评分和第三视觉可达性评分确定所述维修部件的视觉可达性综合评分；根据所述维修部件的视觉可达性综合评分确定是否对样机设计进行调整。

【技术特征摘要】
1.一种基于维修视觉可达性的机械设计调整方法，其特征在于，包括：在维修仿真软件中搭建维修虚拟环境，所述维修虚拟环境包括虚拟人、虚拟样机、维修部件和环境部件；根据维修部件和环境部件的位置数据，确定所述维修部件未被自身遮挡且未被环境部件遮挡的特征点，记为未被遮挡特征点；采用最佳直接视野范围模型、最佳眼动视野范围模型、最大直接视野范围模型和最大眼动视野范围模型确定所述未被遮挡特征点基于视锥的第一视觉可达性评分；基于视距确定所述未被遮挡特征点的第二视觉可达性评分；基于光照强度确定所述未被遮挡特征点的第三视觉可达性评分；根据第一视觉可达性评分、第二视觉可达性评分和第三视觉可达性评分确定所述维修部件的视觉可达性综合评分；根据所述维修部件的视觉可达性综合评分确定是否对样机设计进行调整。2.根据权利要求1所述的基于维修视觉可达性的机械设计调整方法，其特征在于，所述根据维修部件和环境部件的位置数据，确定所述维修部件未被自身遮挡且未被环境部件遮挡的特征点，具体包括：获取维修部件的特征点；根据维修部件的特征点构建维修部件的AABB包围盒；确定视点位置；根据所述维修部件的特征点位置和所述视点位置构建视线参数方程；基于视线参数方程，利用视线干涉检测算法逐点检测所述维修部件的特征点是否被维修部件的AABB包围盒遮挡，并将未被维修部件的AABB包围盒遮挡的特征点记为第一特征点；获取环境部件的特征点；根据环境部件的特征点构建环境部件的AABB包围盒；基于所述视线参数方程，利用视线干涉检测算法逐点检测所述第一特征点是否被环境部件的AABB包围盒遮挡，并将未被环境部件的AABB包围盒遮挡的第一特征点确定为未被遮挡特征点。3.根据权利要求2所述的基于维修视觉可达性的机械设计调整方法，其特征在于，在所述利用视线干涉检测算法逐点检测所述第一特征点是否被环境部件的AABB包围盒遮挡之后，还包括：判断所述维修部件的特征点是否存在被环境部件遮挡的特征点；如果是，则调整虚拟人的头部位置，重新确定视点，跳转至所述确定视点位置步骤；如果否，则执行确定第一视觉可达性评分步骤。4.根据权利要求2所述的基于维修视觉可达性的机械设计调整方法，其特征在于，所述根据第一视觉可达性评分、第二视觉可达性评分和第三视觉可达性评分确定所述维修部件的视觉可达性综合评分，具体包括：根据计算所述维修部件的视觉可达性综合评分Sc，其中，m表示所述未被遮挡特征点的个数，n表示未被自身遮挡的特征点个数，S1表示第一视觉可达性评分，S2表示第二视觉可达性评分，S3表示第三视觉可达性评分。5.根据权利要求3所述的基于维修视觉可达性的机械设计调整方法，其特征在于，所述根据第一视觉...

【专利技术属性】
技术研发人员：周栋，周启迪，梅顺峰，郭子玥，郝爱民，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11