探讨增强现实技术在飞机维修行业的应用现状

摘要：主要介绍了飞机维修行业的现状和存在的问题，增强现实技术的出现和快速发展为飞机维修提供了新的技术手段和方法。通过增强现实技术，不仅可以提高机务人员的工作效率，还可以有效提升维修可靠性。在AR远程技术支持系统中，飞机维修工程师可以通过AR系统，以第一视角实时观看到现场画面，对处于现场的机务人员进行技术指导。在飞机维修行业的其他应用包括智能动作识别、部件识别与查找、电子工卡功能、车辆行驶间与飞机的测距等。

关键词：增强现实飞机维修维修可靠性智能动作识别

中图分类号：V21

DiscussionontheApplicationStatusofAugmentedRealityTechnologyintheAircraftMaintenanceIndustry

ZHANGYonggang

GuangzhouCivilAviationCollege，Guangzhou，GuangdongProvince，510403China

Abstract：Thispaperintroducesthecurrentsituationandexistingproblemsofaircraftmaintenanceindustry.TheemergenceandrapiddevelopmentofAugmentedReality（AR）technologyprovidenewtechnicalmeansandmethodsforaircraftmaintenance.ThroughARtechnologycannotonlyimprovetheworkingefficiencyofmaintenancepersonnel，butalsoeffectivelyimprovethereliabilityofmaintenance.IntheARremotetechnicalsupportsystem，aircraftmaintenanceengineerscanviewthereal-timeon-sitescenefromthefirstperspectivethroughtheARsystem，providingtechnicalguidancetoon-sitemaintenancepersonnel.Otherapplicationsintheaircraftmaintenanceindustryincludeintelligentactionrecognition，componentrecognitionandsearch，electronicworkcardfunction，anddistancemeasurementbetweenvehiclesandaircraft.

KeyWords：AugmentedReality;Aircraftmaintenance;Maintenancereliability;Intelligentactionrecognition

虽然3年疫情对民航业造成了较大冲击，但长期来看我国民航市场还是保持了高速发展的态势，国内的国航、南航及东航等行业巨头都在加速引进新的客机以扩大各自的机队规模，以进一步提高运量，加大自身竞争力。然而，随着机队规模的不断扩大，造成飞机基数井喷式增加，航空公司与飞机维修企业也随之产生大量的飞机维修业务，如果按照传统的飞机维修流程和方法，机务人员现有的工作方式和的工作效率显然无法满足要求。另外，新进机务人员的培训压力增大，相应的维修技能普遍会有所欠缺，由于这些机务人员缺少工作经验或对维修方案的不熟悉，往往会造成维修可靠性降低。

飞机维修是保证飞机适航性与安全运行的重要环节，也是确保飞行安全的重要保障。飞机维修是一项严谨、高精度的工作，如果出现维修可靠性降低的情况，将可能造成飞机不适航、航班延误或出现运行限制等严重后果[1]。

增强现实技术的出现和快速发展成为一个新的契机，这项前沿技术为飞机维修行业提供了新的技术途径和手段。通过把增强现实技术移植到飞机维修过程中，必要时再进行二次开发，形“基于增强现实技术的飞机维修系统”，利用这套系统不仅可以提高机务人员的工作效率，还可以提升维修的可靠性。利用增强现实（AugmentedReality，AR）技术可以让一线机务人员快速识别维修过程中的安全隐患，迅速上报并及时做出处理措施。

• 飞机维修现状

飞机维修是指为飞机提供各种维修服务的业务总和，它包括飞机航线的维修、飞机机体大修、发动机大修、重要部件的修理等具体业务。飞机是技术密集的超大型复杂系统，内部结构异常复杂，各组件拆装、调试、维修都相当困难，且维修费用昂贵，对维修人员技术要求也极高[2]。飞机的装配及维修质量对其性能和使用寿命影响很大。

以航线维修为例，往往在远离工具房与办公区域的远机位工作，工作环境比较恶劣，且人员流动频繁，涉及的工具和物料众多，这就为维修带来了困难。经常会遇到如工具物料的缺失、缺乏资料及机务人员对工作流程不熟悉等因素，造成维修可靠性降低。当飞机系统出现故障时，主要是依赖于现场机务人员的维修技术和个人经验去判断故障源，而这个时候如果恰好遇到工具、备件不齐全，机务人员也只能在工具房和停机位之间来回奔走，消耗了大量的时间和精力。一旦最终无法现场解决故障，就只能用手机拍照或拍一段视频，接下来把照片或视频发送到后台，工程技术人员再按照画面进行故障分析，这样不仅效率低下，还浪费了人力和成本。

如果飞机维修还是按照这种传统的方式方法，不仅会耗费大量的人力和维修成本，也可能造成航班的延误，这也是长期以来飞机维修行业的一大痛点。有统计数据显示，航线维修差错事件在整个维修差错事件中占了一半以上，如何提高维修效率和维修可靠性是当务之急。

• 增强现实技术简介

增强现实是一项将电脑生成的图像、模型、音视频等虚拟信息使用多媒体、人工智能及实时跟踪等途径，与现实世界进行融合的技术。AR的核心在于将虚拟的场景和信息作为现实场景的补充，它是虚拟现实技术的延伸，究其根本，目的是增强用户对现实世界的感知程度[3]。增强现实技术强调虚拟场景与现实场景的深度融合，其特点是要多种硬件为支撑，集成当下最热门的计算机图形学、人工智能、人机交互接口、计算机仿真、传感网络和机器视觉等多项技术。

典型AR系统由虚拟场景生成模块、图像输入设备、头部位置跟踪设备、头盔显示器或AR眼镜、跟踪定位和交互设备构成[4]。

该系统由大量软件与硬件进行集成，主要有3种形式。第一种是显示器式，其原理是利用现有的手机终端机平板电脑等设备同时进行画面显示、位置确定与数据传输，接收后台计算机发来的对准信息或对准影像。第二种是视频透视式AR系统，用户需要佩戴头盔式显示器，在显示器中所呈现的画面是由摄像头先进行拍摄，然后传送到处理器进行处理，最后发回系统在显示器中呈现出来。第三种是光学透视式，需要头盔式显示器或AR眼镜终端，但不同的是在使用该系统时用户可以用肉眼看到现实环境，即使在系统没有通电的状态下，也可以观察到现实外界场景。这样就能有效避免因AR系统供电故障、摄像头视角过小等情况而造成的危险，这是光学透视式的最大优点。

• AR在机务维修行业的应用情况

20世纪90年代，波音公司已经将增强现实技术应用于飞机制造的装配环节当中，大大提高了装配效率。但在增强现实发展初期受到计算机硬件水平的限制，制约了其快速发展，应用领域也受到限制。随着计算机硬件的突飞猛进，AR技术也加快了应用的步伐，如今已经在航空、汽车、教育及娱乐等行业得到了广泛应用。

飞机维修关乎到飞行安全，所以工作制度非常严格，要按照制定好的工卡按步骤完成维修任务。维修手册是整个飞机维修工作的主要依据，维修手册和工卡都是全英文形式，并且还会涉及众多重要内容和专业术语，这给机务人员的维修工作会带来不小的压力和困难。可以在AR系统里加入翻译功能，实现中英文互译，帮助一线机务人员准确理解英文手册的内容，避免由于生僻词汇而错过关键信息，保障维修工作的准确性。增强现实技术在飞机维修行业的具体应用非常广泛，将在以下段落中进行详细介绍。

3.1远程协助功能

现实情况下，当一线的机务人员如果无法自行解决的问题时，需要与工程中心的工程师进行连线交流，工程师可以通过AR系统，以操作者的第一视角，实时观看到现场画面。接下来，工程师对照计算机上的相应排故方案对处于现场的机务人员进行技术指导。另外，机务人员在维修过程中，经常需要在现场参照维修手册进行操作，一边维修一边通过PAD或电脑查阅手册会给维修工作带来极大的不确定性。AR系统可以将维修手册的内容以虚拟投屏的形式呈现在机务人员的视场内，维修和查阅手册同步进行，减少漏检现象，解放双手的同时提升了机务人员的专注力。

AR系统的远程协助功能还可以开发出交班新模式。按照现有的交班模式，机务人员需要在交班记录本与交班系统上使用文字对维修情况进行描述。但这种传统的方式会因为字迹潦草、表达不清、或个人理解错误等原因导致出现差错或事故。在新的AR系统里，交班者可以用音频、视频及文字等多种方式进行记录，工作描述更为清晰准确，从而避免或减少了差错或事故的发生。

3.2智能动作识别

机务人员工作前，先将工单编号输入AR系统，系统根据储存在计算机数据库内的标准流程与机务人员的具体工作内容进行比对。如出现机务人员不按标准流程施工，或者跳过某个操作环节时，AR系统会对其进行提醒，目的是避免因违反流程而造成维修可靠性降低。据统计超过四成的民用航空器维修不安全事件，是由于违反流程造成的。

3.3部件识别与查找

在操作过程中，会经常出现因维修手册或资料描述不清晰导致机务人员无法准确找到相应部件的情况。例如：在绕机检查中，利用AR系统可以帮助机务人员识别探头、天线等部件的种类与数量信息。尤其是新人因不熟悉机型，无法准确找到某一部件时，就可以在AR系统中输入需要查找的部件编号，AR系统就会引导机务人员准确找到该部件所在的位置。比如在AR系统的引导下，快速找到飞机的AOA探头、大气总温探头和空速管。

3.4电子工卡功能

近年来，有不少飞机维修单位为了提高机务人员的工作效率，积极测试并推行了电子工卡模式。但传统电子工卡在实际使用过程中也出现了漏签的情况，如何及时提醒操作者是一个棘手问题[5]。AR系统完全可以把电子工卡的功能集成在相应模块上，系统会实时对操作者的工作进行检查，只有当施工流程完成，且检查完毕后，机务人员才可以签署该项完成，这样就能有效避免漏签和提前签署的情况。

3.5AR系统典型应用

2021年由南航和其他单位共同开发出“5G+AR远程技术支持平台”，并正式启用[6]。截至目前，支持该平台的城市数量已多达13个，这些地区的飞机维修人员都可以使用这一平台去解决一些疑难问题。例如：机务人员在平台支持的某一个机场，在飞机过站期间就通过AR远程技术支持平台与异地的机务维修中心进行远程连线和专家会诊。处于该机场的机务人员通过AR眼镜终端以第一视角实时分享停机位画面，利用视频、图片、标记清单确认等功能把信息实时反馈回去，机务维修中心的工程师使用计算机终端的三角标记、文件传输等功能再去指导现场机务人员及时排除故障。

有些飞机维修单位基于AR技术开发出AR发动机远程孔探、AR航线工卡操作及AR航材智能送修等具体应用模块。特别是过去的3年里，疫情对民航业造成极大影响，AR技术能有效减少机务人员直接接触，为疫情期间飞机维修工作的开展提供新的技术手段，让航司各部门能保持高效的协同工作。AR系统会自动将每次远程支援维修过程数据存储起来，保证了数据可追溯，也为新人培养提供了难得的场景化的教学案例。

罗尔斯·罗伊斯（Rolls-Royce）公司也一直非常重视AR技术的应用，近年来相继针对TrentXWB发动机和BR725发动机开发了基于AR技术的培训课程。AR系统所构建的虚拟培训环境具有高度沉浸感和交互性，可以让学员沉浸在充满了逼真的视觉、触觉和听觉反馈的环境中，大幅提高了培训效果，培训学员反响强烈。

4结语

增强现实技术具有远程视频、语音交互、自动拍照、图像叠加等丰富功能，解决了飞机维修行业长期以来的痛点问题，提高飞机维修的质量与效率，也规范了维修流程。随着AR技术的不断发展，针对飞机维修行业还会开发出新的功能，比如个人信息系统访问、车辆状态显示、飞机维修拖行路线显示、车辆行驶间与飞机的测距等扩展应用。不久的将来，还可能在现有AR系统中加入更多人工智能技术，以进一步提高飞机维修的工作效率。

参考文献

[1]吴珍珍.AR技术在高校信息发布中的应用前景分析[J].电脑知识与技术，2020，16（26）：192-193.

[2]杨金田.波音737飞机维修项目风险管理研究[D].青岛：青岛大学，2021.

[3]关媛元，王喆.增强现实技术发展及应用综述[J].计算机产品与流通，2019（1）：98.

[4]历宁宁.虚拟现实技术在室内装修设计中的应用[J].居舍，2023（11）：92-94.

[5]孙斌.人工智能时代下虚拟现实技术在室内设计中的应用研究[J].上海包装，2023（11）：27-29.

[6]南宣.南航用5G+AR引领民航智慧维修[J].空运商务，2021（7）：47-48.