用于航天器电联接器插拔防呆看板交互系统和交互方法与流程

本发明属于航天器总装控制技术领域，具体涉及一种用于航天器电联接器插拔状态收集的工艺信息交互系统。本发明也提出了对应该交互系统的交互方法。

背景技术：

电连接器是一种广泛应用于航天器中的基础元件，其可靠性直接影响航天器系统能否可靠工作，对系统可靠性起到了决定性作用。电连接器插拔是航天器总装测试过程中的必要操作。该类操作中如果出现的插接错误和插拔次数过多均会造成严重的质量事故。其中，插接错误可能引起昂贵、复杂设备或系统的损坏。插拔次数过多将造成插针插孔的表面镀层金属被磨损，一方面造成有效接触面积的减小而引起收缩电阻的增大；另一方面会在环境的作用下产生腐蚀，这两种情况均会形成接触不良而导致电联接器失效。因此，需要采用可靠的工艺质量管理手段，杜绝电连接器的错误插接和多余插拔操作。

工艺质量依赖于工艺人员对工艺指令的传达和理解。在航天器装配检验现场，目前采用固定式的看板系统对工艺指令进行展示，由工艺人员根据操作指令寻找正确的电联接器和插接接口进行操作。该类方法的缺点为：由于装配过程中航天器舱体开放性差，工艺人员仅凭对工艺指令的记忆在舱内执行插接操作，需要不断在用于显示文档的显示屏和航天器实物之间切换视角，将工艺指令描述与真实物理环境进行人工匹配，存在工艺实施效率极低，插拔误操作风险大的问题。

为了提高航天器电连接器插拔工艺的防呆能力，本发明拟采用移动式看板装置，简化工艺执行人员对工艺指令的传达和理解，对电联接器插拔状态进行收集，并对工艺质量检验进行支持。在复杂机械装配相关领域，目前已有企业对基于移动设备的看板装置进行了应用。但是，目前国内外尚未出现针对电连接器插拔防呆的、系统化设计的移动看板装置，已有移动设备样例不具备提供符合电连接器防呆工艺的流程控制与展示功能。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于搭建一种基于移动设备的航天器电连接器插拔防呆看板交互系统，改善工艺实施人员对航天器电连接器插拔工艺指令的传达和理解。

本发明的另一目的在于提供一种基于移动设备的航天器电连接器插拔防呆看板交互方法，该方法精确性高，节省了工艺人员交互切换看板屏幕的时间，操作简单，自动化程度高。本发明通过提供可交互的三维几何模型，替代二维图纸，向工艺人员指出需要进行插拔的电连接器接口位置和外观；并提供可交互的信息查询功能，工艺人员能够利用其检索电连接器连接状态和历史记录；同时管理电连接器插拔流程，对工艺人员及检验人员的工作状态交接进行提示。

本发明采用了如下的技术方案：

本发明的基于移动设备的航天器电连接器插拔防呆看板交互系统，包括工艺信息预处理模块、工艺信息同步模块、插拔状态及过程管理模块、电连接器信息查询模块、可视化交互模块，其中工艺信息预处理模块、工艺信息同步模块位于服务器端；插拔状态及过程管理模块、电连接器信息查询模块、可视化交互模块位于移动设备端，工艺信息预处理模块用于对电连接器插拔工艺指令相关数据进行预处理，所述模块首先对由工艺信息同步模块获取的电连接器插拔工艺指令进行识别，读取被操作的电连接器、所在设备接口及电缆的代号，以上述代号为索引，从工艺信息同步模块获取相关电连接器、仪器、电缆的属性信息及对应的三维几何模型，然后按操作工序顺序，建立三维几何模型与操作工序间的映射关系，最后通过工艺信息同步模块获取当前电连接器的插拔状态；按操作工序组织的三维几何模型将传输至移动端的可视化交互模块；电连接器插拔工艺信息将传输至移动端的电连接器信息查询模块。

其中，工艺信息同步模块用于接收移动设备端的电连接器插拔状态和工艺执行历史数据，将外部工艺执行管理系统中的电连接器插拔执行记录与其进行同步更新，使插拔状态及过程管理模块管理下的工艺状态能够被外界所获知和处理；

其中，插拔状态及过程管理模块用于管理电连接器的插拔状态和执行插拔操作的角色，在电连接器插拔操作过程中，电连接器插拔的不同插拔状态具有互斥性，状态间的转换具有既定的电连接器插拔状态的转化次序，以及执行相应操作的正确角色，用户通过可视化交互模块输入指定电连接的状态后，由插拔状态及过程管理模块对状态转换要求进行检查，判断其是否由正确的角色输入，且符合预定义的插拔状态转换次序，如符合，将对电连接器的插拔状态进行更新，否则将拒绝并返回相应的提示，发挥防呆作用。

其中，电连接器信息查询模块用于存储电连接器信息。

进一步地，所述电连接器信息包括电连接器的代号、类型、位置、所在设备、已插拔次数、当前插拔状态、插拔工艺路线、插拔历史记录等信息。

进一步地，所述电连接器信息查询模块通过工艺信息同步模块从外部工艺执行管理系统载入初始电连接器信息，用户通过所述电连接器信息查询模块提供的查询接口，搜索并筛选所需的电连接器信息；插拔工艺实施后，所述电连接器信息查询模块通过工艺信息同步模块将变更后的电连接器插拔相关信息同步至外部工艺执行管理系统。

其中，可视化交互模块用于向用户提供电连接器信息查询、电连接器模型可视化、电连接器状态输入等交互界面。

进一步地，电连接器信息查询界面利用电连接器信息查询模块实现查询功能；电连接器模型可视化对工艺信息预处理模块提供的三维几何模型进行可交互式展示，并体现电连接器的插拔状态；电连接器状态输入基于插拔状态及过程管理模块实现插拔状态录入与提示；可视化交互模块基于移动设备进行实现，支持常用的手势交互命令。

其中，本系统运行所需的电连接器插拔工艺数据来自于外部工艺执行管理系统。

一种基于移动设备的航天器电连接器插拔防呆看板交互方法，包括如下步骤：

1)通过工艺信息同步模块读入来自外部工艺执行管理系统的外部电连接器插拔工艺数据；

2)由工艺信息预处理模块将工艺数据中包含的三维几何模型传输至可视化交互模块，用于显示与交互；同时，工艺信息预处理模块还将非几何的电连接器插拔工艺数据传输至电连接器信息查询模块，供用户和系统进行信息查询；工艺实施时，根据插拔状态及过程管理模块提供的插拔状态转换次序，可视化交互模块指导担任不同角色的用户按照工艺要求，分别进行电连接器的插拔和检验操作；每进行一项操作，用户使用可视化交互模块将操作结果传递至插拔状态及过程管理模块，由该模块更新电连接器信息查询模块中对应的电连接器工艺信息；

3)对电连接器信息查询模块中的电连接器插拔状态更新进行响应，改变三维几何模型中相应电连接器的可视化效果；工艺信息同步模块将更新后的数据通知并同步到外部工艺执行管理系统中，实现本发明装置与外部系统的信息交互。

本发明的基于移动设备的航天器电连接器插拔防呆看板交互系统的优点及有益效果为：

1.提高了电连接器插拔状态查询的便捷性。用户可以通过移动设备在实施位置查询电连接器的各类信息和插拔记录。

2.提高了电连接器插拔信息的交互效率。以三维几何模型为媒介，向用户提供直观且可交互的电连接器位置、形状，以及插拔状态示意。

3.提高了防差错管理的质量。本装置通过内置的操作流程约束，提示多种角色的用户按既定的顺序进行插拔操作，并可对与工艺要求不符的插拔操作状态进行警示。

附图说明

图1：本发明的基于移动设备的航天器电连接器插拔防呆看板交互系统中的模块结构图；

图2：本发明的基于移动设备的航天器电连接器插拔防呆看板交互系统中外部输入工艺数据的结构示例；

图3：本发明的基于移动设备的航天器电连接器插拔防呆看板交互系统中用户界面示例；

图4：本发明的基于移动设备的航天器电连接器插拔防呆看板交互系统中电连接器信息查询的各模块工作序列图

图5：本发明的基于移动设备的航天器电连接器插拔防呆看板交互系统中电连接器状态变更的各模块工作序列图

附图中符号说明

图2中2a为舱板的三维几何模型示例；2b为仪器的三维几何模型示例；2c为电连接器的三维几何模型示例；2d为与电连接器的三维几何模型对应的电连接器属性信息示例；2e为与仪器的三维几何模型对应的仪器属性信息示例；2f为与舱板的三维几何模型对应的舱板属性信息示例；2g为电连接器插拔相关的工艺流程信息示例。

图3中3a为三维几何模型浏览窗口；3b为电连接器检索窗口；3c为电连接器属性信息窗口；3d为操作窗口；3e为工艺路线窗口；3f为舱板的三维几何模型；3g为电连接器的三维几何模型；3h为仪器的三维几何模型；3i为检索条件输入框；3j为电连接器插拔记录浏览框；3k为操作按钮，各自对应于不同操作命令。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的基于移动设备的航天器电连接器插拔防呆看板交互系统进行进一步说明，该说明仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明的保护范围。

参见图1，使用一台台式电脑作为本系统的服务器端，在其系统中安装有工艺信息预处理模块和工艺信息同步模块等两个模块；使用移动平板电脑作为本装置的移动端，在其系统中安装有插拔状态及过程管理模块、电连接器信息查询模块、可视化交互模块等三个模块。台式电脑和移动平板均接入局域网络，且台式电脑与外部工艺执行管理系统可以通过网络进行相互访问。本发明的基于移动设备的航天器电连接器插拔防呆看板交互系统，包括工艺信息预处理模块、工艺信息同步模块、插拔状态及过程管理模块、电连接器信息查询模块、可视化交互模块，其中工艺信息预处理模块、工艺信息同步模块位于服务器端；插拔状态及过程管理模块、电连接器信息查询模块、可视化交互模块位于移动设备端，工艺信息预处理模块用于对电连接器插拔工艺指令相关数据进行预处理，所述工艺信息预处理模块首先对由工艺信息同步模块获取的电连接器插拔工艺指令进行识别，读取被操作的电连接器、所在设备接口及电缆的代号，以上述代号为索引，从工艺信息同步模块获取相关电连接器、仪器、电缆的属性信息及对应的三维几何模型，然后按操作工序顺序，建立三维几何模型与操作工序间的映射关系，最后通过工艺信息同步模块获取当前电连接器的插拔状态；按操作工序组织的三维几何模型将传输至移动端的可视化交互模块；电连接器插拔工艺信息将传输至移动端的电连接器信息查询模块。其中，工艺信息同步模块用于接收移动设备端的电连接器插拔状态和工艺执行历史数据，将外部工艺执行管理系统中的电连接器插拔执行记录与其进行同步更新，使插拔状态及过程管理模块管理下的工艺状态能够被外界所获知和处理；插拔状态及过程管理模块用于管理电连接器的插拔状态和执行插拔操作的角色，在电连接器插拔操作过程中，电连接器插拔的不同插拔状态具有互斥性，状态间的转换具有既定的电连接器插拔状态的转化次序，以及执行相应操作的正确角色，用户通过可视化交互模块输入指定电连接的状态后，由插拔状态及过程管理模块对状态转换要求进行检查，判断其是否由正确的角色输入，且符合预定义的插拔状态转换次序，如符合，将对电连接器的插拔状态进行更新，否则将拒绝并返回相应的提示，发挥防呆作用。电连接器信息查询模块用于存储电连接器信息，包括电连接器的代号、类型、位置、所在设备、已插拔次数、当前插拔状态、插拔工艺路线、插拔历史记录等信息。

在一具体的实施方式中，所述电连接器信息查询模块通过工艺信息同步模块从外部工艺执行管理系统载入初始电连接器信息，用户通过所述电连接器信息查询模块提供的查询接口，搜索并筛选所需的电连接器信息；插拔工艺实施后，所述电连接器信息查询模块通过工艺信息同步模块将变更后的电连接器插拔相关信息同步至外部工艺执行管理系统。

在一具体的实施方式中，电连接器信息查询界面利用电连接器信息查询模块实现查询功能；电连接器模型可视化对工艺信息预处理模块提供的三维几何模型进行可交互式展示，并体现电连接器的插拔状态；电连接器状态输入基于插拔状态及过程管理模块实现插拔状态录入与提示；可视化交互模块基于移动设备进行实现，支持常用的手势交互命令，本系统运行所需的电连接器插拔工艺数据来自于外部工艺执行管理系统。

外部工艺执行管理系统中的工艺信息数据片段如图2所示，包含了电缆插拔的工艺流程信息、相关舱段和设备的三维模型，指明了被操作的电连接器及其属性，以及执行该操作的各个角色。其中，电缆插拔的工艺流程信息包含于工艺路线中，工艺路线描述了电连接器插拔的先后顺序和执行时机；舱段的三维模型与舱板代号、所述舱段、所含仪器等舱板属性信息绑定，同一舱板上可以安装多个仪器；仪器的三维模型与仪器代号、仪器名称、仪器所含电连接器等仪器属性信息绑定，同一个仪器上可以包含多个电连接器；电连接器的三维模型与电连接器型号、电连接器代号、电连接器状态、电连接器插拔记录等电连接器属性信息绑定，电连接器插拔记录包括电连接器所有插接和拔离的时间、操作人员姓名，以及执行该操作的人员角色。

装置开始工作时，首先使用工艺信息同步模块实现对外部工艺执行管理系统中工艺信息的访问，该模块将电连接器插拔相关的工艺流程信息和三维模型读入服务器端，提供给工艺信息预处理模块。

工艺信息预处理模块对由工艺信息同步模块获取的电连接器插拔工艺指令进行识别，读取被操作的电连接器、所在设备的代号，以上述代号为索引，获取相关电连接器、仪器的属性信息及对应的三维几何模型，然后按操作工序顺序，建立三维几何模型与操作工序间的映射关系，最后通过工艺信息同步模块获取当前电连接器的插拔状态，将按操作工序组织的三维模型传输至移动端的可视化交互模块，将电连接器插拔工艺信息传输至移动端的电连接器信息查询模块；

可视化交互模块获取电连接器工艺信息后，由其生成的用户界面如图3所示。界面包括三维几何模型浏览窗口、电连接器检索窗口、电连接器属性信息窗口、操作窗口、工艺路线窗口。其中，三维几何模型浏览窗口向用户提供对舱板、仪器和电连接器组合模型的查看和点选功能，可以通过不同颜色的标识向用户展示电连接器的插拔状态；电连接器检索窗口可以根据用户键入的电连接器代号、类型、所属仪器等参数查询对应电连接器的属性和状态信息；电连接器属性信息窗口对在三维几何模型模型浏览窗口中被点选，或在电连接器检索窗口中被查询的电连接器属性信息进行展示，包括电连接器名称、型号、代号、状态、所属仪器、所属舱板、插拔历史记录等信息；操作窗口向用户提供允许的电连接器插拔状态控制选项，可以在插拔状态及过程管理模块的控制下将选中的电连接器状态设置为“插接”、“拔离”、“检验”，或清除所有插拔历史记录信息；工艺路线窗口显示当前工艺路线中包括的工艺流程信息，提示用户按工艺路线进行电连接器插拔操作。

利用装置开始电连接器插拔操作后，用户进行如下操作，以及装置中相应模块的工作方法为：

用户查询电连接器信息(图4)，由移动端的可视化交互模块提供查询界面，用户可以在界面输入电连接器编号、电连接器类型、设备名称或编号等信息作为查询条件。查询条件提交后，由可视化交互模块向电连接器信息查询模块发出查询指令，由其在内部存储的工艺信息中按提交的条件进行检索，并将结果返回至可视化交互模块。得到查询结果后，可视化交互模块一方面在界面向用户显示非几何的查询信息，包括电连接器的详细属性信息、插拔状态、插拔历史记录等；一方面在界面中展示电连接器及其所在设备、舱板、舱段的三维模型，将电连接器三维模型渲染为与其插拔状态映射的颜色。例如：未经插拔为绿色；插入状态为黄色；拔出状态为红色；经过检验为橙色。

用户录入电连接器状态(图5)，由移动端的可视化交互模块向用户提供电连接器插拔状态更改选项界面。该界面生成前，由可视化交互模块向插拔状态及过程管理模块发送状态约束查询请求，由其根据预先植入的规则模板计算用户可进行的下一步插拔操作。计算结果返回可视化交互模块，由其根据该计算结果生产用户的可选项。例如，插入后必须经过检验人员检验，则此时将关闭除检验以外的可选操作项。用户确定选项后，可视化交互模块将操作结果传递至插拔状态及过程管理模块，由该模块更新电连接器信息查询模块中对应的电连接器工艺信息。电连接器信息查询模块中的电连接器状态改变使其向可视化交互模块发送电连接器模型可视化状态变化指令，促使其重新按新状态对应的颜色渲染界面中显示的相应电连接器。

用户同步工艺数据。经过一段时间插拔操作后，用户通过可视化交互模块向服务器端的工艺信息同步模块发送同步命令。该模块接到命令后，将电连接器信息查询模块中的电连接器插拔状态信息，以及插拔记录信息传输到外部工艺执行管理系统中，替换其原有信息。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。