用于航天器電聯接器插拔防呆看板交互系統和交互方法與流程

本發明屬于航天器總裝控制技術領域，具體涉及一種用于航天器電聯接器插拔狀態收集的工藝信息交互系統。本發明也提出了對應該交互系統的交互方法。

背景技術：

電連接器是一種廣泛應用于航天器中的基礎元件，其可靠性直接影響航天器系統能否可靠工作，對系統可靠性起到了決定性作用。電連接器插拔是航天器總裝測試過程中的必要操作。該類操作中如果出現的插接錯誤和插拔次數過多均會造成嚴重的質量事故。其中，插接錯誤可能引起昂貴、復雜設備或系統的損壞。插拔次數過多將造成插針插孔的表面鍍層金屬被磨損，一方面造成有效接觸面積的減小而引起收縮電阻的增大；另一方面會在環境的作用下產生腐蝕，這兩種情況均會形成接觸不良而導致電聯接器失效。因此，需要采用可靠的工藝質量管理手段，杜絕電連接器的錯誤插接和多余插拔操作。

工藝質量依賴于工藝人員對工藝指令的傳達和理解。在航天器裝配檢驗現場，目前采用固定式的看板系統對工藝指令進行展示，由工藝人員根據操作指令尋找正確的電聯接器和插接接口進行操作。該類方法的缺點為：由于裝配過程中航天器艙體開放性差，工藝人員僅憑對工藝指令的記憶在艙內執行插接操作，需要不斷在用于顯示文檔的顯示屏和航天器實物之間切換視角，將工藝指令描述與真實物理環境進行人工匹配，存在工藝實施效率極低，插拔誤操作風險大的問題。

為了提高航天器電連接器插拔工藝的防呆能力，本發明擬采用移動式看板裝置，簡化工藝執行人員對工藝指令的傳達和理解，對電聯接器插拔狀態進行收集，并對工藝質量檢驗進行支持。在復雜機械裝配相關領域，目前已有企業對基于移動設備的看板裝置進行了應用。但是，目前國內外尚未出現針對電連接器插拔防呆的、系統化設計的移動看板裝置，已有移動設備樣例不具備提供符合電連接器防呆工藝的流程控制與展示功能。

技術實現要素：

本發明的發明目的在于搭建一種基于移動設備的航天器電連接器插拔防呆看板交互系統，改善工藝實施人員對航天器電連接器插拔工藝指令的傳達和理解。

本發明的另一目的在于提供一種基于移動設備的航天器電連接器插拔防呆看板交互方法，該方法精確性高，節省了工藝人員交互切換看板屏幕的時間，操作簡單，自動化程度高。本發明通過提供可交互的三維幾何模型，替代二維圖紙，向工藝人員指出需要進行插拔的電連接器接口位置和外觀；并提供可交互的信息查詢功能，工藝人員能夠利用其檢索電連接器連接狀態和歷史記錄；同時管理電連接器插拔流程，對工藝人員及檢驗人員的工作狀態交接進行提示。

本發明采用了如下的技術方案：

本發明的基于移動設備的航天器電連接器插拔防呆看板交互系統，包括工藝信息預處理模塊、工藝信息同步模塊、插拔狀態及過程管理模塊、電連接器信息查詢模塊、可視化交互模塊，其中工藝信息預處理模塊、工藝信息同步模塊位于服務器端；插拔狀態及過程管理模塊、電連接器信息查詢模塊、可視化交互模塊位于移動設備端，工藝信息預處理模塊用于對電連接器插拔工藝指令相關數據進行預處理，所述模塊首先對由工藝信息同步模塊獲取的電連接器插拔工藝指令進行識別，讀取被操作的電連接器、所在設備接口及電纜的代號，以上述代號為索引，從工藝信息同步模塊獲取相關電連接器、儀器、電纜的屬性信息及對應的三維幾何模型，然后按操作工序順序，建立三維幾何模型與操作工序間的映射關系，最后通過工藝信息同步模塊獲取當前電連接器的插拔狀態；按操作工序組織的三維幾何模型將傳輸至移動端的可視化交互模塊；電連接器插拔工藝信息將傳輸至移動端的電連接器信息查詢模塊。

其中，工藝信息同步模塊用于接收移動設備端的電連接器插拔狀態和工藝執行歷史數據，將外部工藝執行管理系統中的電連接器插拔執行記錄與其進行同步更新，使插拔狀態及過程管理模塊管理下的工藝狀態能夠被外界所獲知和處理；

其中，插拔狀態及過程管理模塊用于管理電連接器的插拔狀態和執行插拔操作的角色，在電連接器插拔操作過程中，電連接器插拔的不同插拔狀態具有互斥性，狀態間的轉換具有既定的電連接器插拔狀態的轉化次序，以及執行相應操作的正確角色，用戶通過可視化交互模塊輸入指定電連接的狀態后，由插拔狀態及過程管理模塊對狀態轉換要求進行檢查，判斷其是否由正確的角色輸入，且符合預定義的插拔狀態轉換次序，如符合，將對電連接器的插拔狀態進行更新，否則將拒絕并返回相應的提示，發揮防呆作用。

其中，電連接器信息查詢模塊用于存儲電連接器信息。

進一步地，所述電連接器信息包括電連接器的代號、類型、位置、所在設備、已插拔次數、當前插拔狀態、插拔工藝路線、插拔歷史記錄等信息。

進一步地，所述電連接器信息查詢模塊通過工藝信息同步模塊從外部工藝執行管理系統載入初始電連接器信息，用戶通過所述電連接器信息查詢模塊提供的查詢接口，搜索并篩選所需的電連接器信息；插拔工藝實施后，所述電連接器信息查詢模塊通過工藝信息同步模塊將變更后的電連接器插拔相關信息同步至外部工藝執行管理系統。

其中，可視化交互模塊用于向用戶提供電連接器信息查詢、電連接器模型可視化、電連接器狀態輸入等交互界面。

進一步地，電連接器信息查詢界面利用電連接器信息查詢模塊實現查詢功能；電連接器模型可視化對工藝信息預處理模塊提供的三維幾何模型進行可交互式展示，并體現電連接器的插拔狀態；電連接器狀態輸入基于插拔狀態及過程管理模塊實現插拔狀態錄入與提示；可視化交互模塊基于移動設備進行實現，支持常用的手勢交互命令。

其中，本系統運行所需的電連接器插拔工藝數據來自于外部工藝執行管理系統。

一種基于移動設備的航天器電連接器插拔防呆看板交互方法，包括如下步驟：

1)通過工藝信息同步模塊讀入來自外部工藝執行管理系統的外部電連接器插拔工藝數據；

2)由工藝信息預處理模塊將工藝數據中包含的三維幾何模型傳輸至可視化交互模塊，用于顯示與交互；同時，工藝信息預處理模塊還將非幾何的電連接器插拔工藝數據傳輸至電連接器信息查詢模塊，供用戶和系統進行信息查詢；工藝實施時，根據插拔狀態及過程管理模塊提供的插拔狀態轉換次序，可視化交互模塊指導擔任不同角色的用戶按照工藝要求，分別進行電連接器的插拔和檢驗操作；每進行一項操作，用戶使用可視化交互模塊將操作結果傳遞至插拔狀態及過程管理模塊，由該模塊更新電連接器信息查詢模塊中對應的電連接器工藝信息；

3)對電連接器信息查詢模塊中的電連接器插拔狀態更新進行響應，改變三維幾何模型中相應電連接器的可視化效果；工藝信息同步模塊將更新后的數據通知并同步到外部工藝執行管理系統中，實現本發明裝置與外部系統的信息交互。

本發明的基于移動設備的航天器電連接器插拔防呆看板交互系統的優點及有益效果為：

1.提高了電連接器插拔狀態查詢的便捷性。用戶可以通過移動設備在實施位置查詢電連接器的各類信息和插拔記錄。

2.提高了電連接器插拔信息的交互效率。以三維幾何模型為媒介，向用戶提供直觀且可交互的電連接器位置、形狀，以及插拔狀態示意。

3.提高了防差錯管理的質量。本裝置通過內置的操作流程約束，提示多種角色的用戶按既定的順序進行插拔操作，并可對與工藝要求不符的插拔操作狀態進行警示。

附圖說明

圖1：本發明的基于移動設備的航天器電連接器插拔防呆看板交互系統中的模塊結構圖；

圖2：本發明的基于移動設備的航天器電連接器插拔防呆看板交互系統中外部輸入工藝數據的結構示例；

圖3：本發明的基于移動設備的航天器電連接器插拔防呆看板交互系統中用戶界面示例；

圖4：本發明的基于移動設備的航天器電連接器插拔防呆看板交互系統中電連接器信息查詢的各模塊工作序列圖

圖5：本發明的基于移動設備的航天器電連接器插拔防呆看板交互系統中電連接器狀態變更的各模塊工作序列圖

附圖中符號說明

圖2中2a為艙板的三維幾何模型示例；2b為儀器的三維幾何模型示例；2c為電連接器的三維幾何模型示例；2d為與電連接器的三維幾何模型對應的電連接器屬性信息示例；2e為與儀器的三維幾何模型對應的儀器屬性信息示例；2f為與艙板的三維幾何模型對應的艙板屬性信息示例；2g為電連接器插拔相關的工藝流程信息示例。

圖3中3a為三維幾何模型瀏覽窗口；3b為電連接器檢索窗口；3c為電連接器屬性信息窗口；3d為操作窗口；3e為工藝路線窗口；3f為艙板的三維幾何模型；3g為電連接器的三維幾何模型；3h為儀器的三維幾何模型；3i為檢索條件輸入框；3j為電連接器插拔記錄瀏覽框；3k為操作按鈕，各自對應于不同操作命令。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的基于移動設備的航天器電連接器插拔防呆看板交互系統進行進一步說明，該說明僅僅是示例性的，并不旨在限制本發明的保護范圍。

參見圖1，使用一臺臺式電腦作為本系統的服務器端，在其系統中安裝有工藝信息預處理模塊和工藝信息同步模塊等兩個模塊；使用移動平板電腦作為本裝置的移動端，在其系統中安裝有插拔狀態及過程管理模塊、電連接器信息查詢模塊、可視化交互模塊等三個模塊。臺式電腦和移動平板均接入局域網絡，且臺式電腦與外部工藝執行管理系統可以通過網絡進行相互訪問。本發明的基于移動設備的航天器電連接器插拔防呆看板交互系統，包括工藝信息預處理模塊、工藝信息同步模塊、插拔狀態及過程管理模塊、電連接器信息查詢模塊、可視化交互模塊，其中工藝信息預處理模塊、工藝信息同步模塊位于服務器端；插拔狀態及過程管理模塊、電連接器信息查詢模塊、可視化交互模塊位于移動設備端，工藝信息預處理模塊用于對電連接器插拔工藝指令相關數據進行預處理，所述工藝信息預處理模塊首先對由工藝信息同步模塊獲取的電連接器插拔工藝指令進行識別，讀取被操作的電連接器、所在設備接口及電纜的代號，以上述代號為索引，從工藝信息同步模塊獲取相關電連接器、儀器、電纜的屬性信息及對應的三維幾何模型，然后按操作工序順序，建立三維幾何模型與操作工序間的映射關系，最后通過工藝信息同步模塊獲取當前電連接器的插拔狀態；按操作工序組織的三維幾何模型將傳輸至移動端的可視化交互模塊；電連接器插拔工藝信息將傳輸至移動端的電連接器信息查詢模塊。其中，工藝信息同步模塊用于接收移動設備端的電連接器插拔狀態和工藝執行歷史數據，將外部工藝執行管理系統中的電連接器插拔執行記錄與其進行同步更新，使插拔狀態及過程管理模塊管理下的工藝狀態能夠被外界所獲知和處理；插拔狀態及過程管理模塊用于管理電連接器的插拔狀態和執行插拔操作的角色，在電連接器插拔操作過程中，電連接器插拔的不同插拔狀態具有互斥性，狀態間的轉換具有既定的電連接器插拔狀態的轉化次序，以及執行相應操作的正確角色，用戶通過可視化交互模塊輸入指定電連接的狀態后，由插拔狀態及過程管理模塊對狀態轉換要求進行檢查，判斷其是否由正確的角色輸入，且符合預定義的插拔狀態轉換次序，如符合，將對電連接器的插拔狀態進行更新，否則將拒絕并返回相應的提示，發揮防呆作用。電連接器信息查詢模塊用于存儲電連接器信息，包括電連接器的代號、類型、位置、所在設備、已插拔次數、當前插拔狀態、插拔工藝路線、插拔歷史記錄等信息。

在一具體的實施方式中，所述電連接器信息查詢模塊通過工藝信息同步模塊從外部工藝執行管理系統載入初始電連接器信息，用戶通過所述電連接器信息查詢模塊提供的查詢接口，搜索并篩選所需的電連接器信息；插拔工藝實施后，所述電連接器信息查詢模塊通過工藝信息同步模塊將變更后的電連接器插拔相關信息同步至外部工藝執行管理系統。

在一具體的實施方式中，電連接器信息查詢界面利用電連接器信息查詢模塊實現查詢功能；電連接器模型可視化對工藝信息預處理模塊提供的三維幾何模型進行可交互式展示，并體現電連接器的插拔狀態；電連接器狀態輸入基于插拔狀態及過程管理模塊實現插拔狀態錄入與提示；可視化交互模塊基于移動設備進行實現，支持常用的手勢交互命令，本系統運行所需的電連接器插拔工藝數據來自于外部工藝執行管理系統。

外部工藝執行管理系統中的工藝信息數據片段如圖2所示，包含了電纜插拔的工藝流程信息、相關艙段和設備的三維模型，指明了被操作的電連接器及其屬性，以及執行該操作的各個角色。其中，電纜插拔的工藝流程信息包含于工藝路線中，工藝路線描述了電連接器插拔的先后順序和執行時機；艙段的三維模型與艙板代號、所述艙段、所含儀器等艙板屬性信息綁定，同一艙板上可以安裝多個儀器；儀器的三維模型與儀器代號、儀器名稱、儀器所含電連接器等儀器屬性信息綁定，同一個儀器上可以包含多個電連接器；電連接器的三維模型與電連接器型號、電連接器代號、電連接器狀態、電連接器插拔記錄等電連接器屬性信息綁定，電連接器插拔記錄包括電連接器所有插接和拔離的時間、操作人員姓名，以及執行該操作的人員角色。

裝置開始工作時，首先使用工藝信息同步模塊實現對外部工藝執行管理系統中工藝信息的訪問，該模塊將電連接器插拔相關的工藝流程信息和三維模型讀入服務器端，提供給工藝信息預處理模塊。

工藝信息預處理模塊對由工藝信息同步模塊獲取的電連接器插拔工藝指令進行識別，讀取被操作的電連接器、所在設備的代號，以上述代號為索引，獲取相關電連接器、儀器的屬性信息及對應的三維幾何模型，然后按操作工序順序，建立三維幾何模型與操作工序間的映射關系，最后通過工藝信息同步模塊獲取當前電連接器的插拔狀態，將按操作工序組織的三維模型傳輸至移動端的可視化交互模塊，將電連接器插拔工藝信息傳輸至移動端的電連接器信息查詢模塊；

可視化交互模塊獲取電連接器工藝信息后，由其生成的用戶界面如圖3所示。界面包括三維幾何模型瀏覽窗口、電連接器檢索窗口、電連接器屬性信息窗口、操作窗口、工藝路線窗口。其中，三維幾何模型瀏覽窗口向用戶提供對艙板、儀器和電連接器組合模型的查看和點選功能，可以通過不同顏色的標識向用戶展示電連接器的插拔狀態；電連接器檢索窗口可以根據用戶鍵入的電連接器代號、類型、所屬儀器等參數查詢對應電連接器的屬性和狀態信息；電連接器屬性信息窗口對在三維幾何模型模型瀏覽窗口中被點選，或在電連接器檢索窗口中被查詢的電連接器屬性信息進行展示，包括電連接器名稱、型號、代號、狀態、所屬儀器、所屬艙板、插拔歷史記錄等信息；操作窗口向用戶提供允許的電連接器插拔狀態控制選項，可以在插拔狀態及過程管理模塊的控制下將選中的電連接器狀態設置為“插接”、“拔離”、“檢驗”，或清除所有插拔歷史記錄信息；工藝路線窗口顯示當前工藝路線中包括的工藝流程信息，提示用戶按工藝路線進行電連接器插拔操作。

利用裝置開始電連接器插拔操作后，用戶進行如下操作，以及裝置中相應模塊的工作方法為：

用戶查詢電連接器信息(圖4)，由移動端的可視化交互模塊提供查詢界面，用戶可以在界面輸入電連接器編號、電連接器類型、設備名稱或編號等信息作為查詢條件。查詢條件提交后，由可視化交互模塊向電連接器信息查詢模塊發出查詢指令，由其在內部存儲的工藝信息中按提交的條件進行檢索，并將結果返回至可視化交互模塊。得到查詢結果后，可視化交互模塊一方面在界面向用戶顯示非幾何的查詢信息，包括電連接器的詳細屬性信息、插拔狀態、插拔歷史記錄等；一方面在界面中展示電連接器及其所在設備、艙板、艙段的三維模型，將電連接器三維模型渲染為與其插拔狀態映射的顏色。例如：未經插拔為綠色；插入狀態為黃色；拔出狀態為紅色；經過檢驗為橙色。

用戶錄入電連接器狀態(圖5)，由移動端的可視化交互模塊向用戶提供電連接器插拔狀態更改選項界面。該界面生成前，由可視化交互模塊向插拔狀態及過程管理模塊發送狀態約束查詢請求，由其根據預先植入的規則模板計算用戶可進行的下一步插拔操作。計算結果返回可視化交互模塊，由其根據該計算結果生產用戶的可選項。例如，插入后必須經過檢驗人員檢驗，則此時將關閉除檢驗以外的可選操作項。用戶確定選項后，可視化交互模塊將操作結果傳遞至插拔狀態及過程管理模塊，由該模塊更新電連接器信息查詢模塊中對應的電連接器工藝信息。電連接器信息查詢模塊中的電連接器狀態改變使其向可視化交互模塊發送電連接器模型可視化狀態變化指令，促使其重新按新狀態對應的顏色渲染界面中顯示的相應電連接器。

用戶同步工藝數據。經過一段時間插拔操作后，用戶通過可視化交互模塊向服務器端的工藝信息同步模塊發送同步命令。該模塊接到命令后，將電連接器信息查詢模塊中的電連接器插拔狀態信息，以及插拔記錄信息傳輸到外部工藝執行管理系統中，替換其原有信息。

盡管上文對本發明的具體實施方式給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是，我們可以依據本發明的構想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護范圍之內。