增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配訓(xùn)練系統(tǒng)研究.pdf

1、傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配訓(xùn)練耗費(fèi)大量的財(cái)力和物力。而虛擬汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配雖然能夠解決傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配訓(xùn)練所存在的問(wèn)題，但它由于完全脫離真實(shí)場(chǎng)景，使用戶因喪失了對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的感知而降低裝配過(guò)程中的沉浸感與真實(shí)感。為此，本文嘗試在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程的仿真與訓(xùn)練，以彌補(bǔ)虛擬汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配中的上述問(wèn)題。為了適應(yīng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的交互需求，本文提出一種基于深度體感設(shè)備Kinect的手勢(shì)交互模型來(lái)實(shí)現(xiàn)裝配交互操作。相對(duì)于以往將用戶和計(jì)算機(jī)

2、孤立成兩個(gè)實(shí)體的鼠標(biāo)鍵盤交互方式，這種交互方式使用戶自身成為交互載體的一部分，極大地提高了用戶體驗(yàn)。具體研究?jī)?nèi)容包括以下四個(gè)方面:
　　第一，分析了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成并對(duì)其進(jìn)行三維建模。不同的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)具有不同的零部件，種類繁多且數(shù)量龐大。但其核心的裝配部件主要是由曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)組成。根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件進(jìn)行幾何建模與優(yōu)化，并對(duì)三維模型的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分

3、析與定義。最后，根據(jù)實(shí)際的裝配過(guò)程并結(jié)合本系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)裝配工序進(jìn)行劃分，形成具體的拆裝過(guò)程。
　　第二，交互模型的設(shè)計(jì)。根據(jù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配交互的特點(diǎn)和本系統(tǒng)功能需求的分析，并結(jié)合深度體感設(shè)備Kinect優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了一套基于Kinect人體骨骼追蹤的交互手勢(shì)。為了將虛擬零部件添加到虛實(shí)融合的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，本文設(shè)計(jì)了模型庫(kù)虛擬面板。此外，為了讓用戶與虛擬模型的交互更為自然與直觀，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下還設(shè)計(jì)了虛擬手替代真實(shí)手

4、與虛擬物體進(jìn)行交互。最后，詳細(xì)介紹了各個(gè)手勢(shì)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)流程及其具體功能。
　　第三，交互模型的具體實(shí)現(xiàn)。分析了真實(shí)手與虛擬手的運(yùn)動(dòng)映射，并實(shí)現(xiàn)了虛擬手對(duì)虛擬模型的射線選取。交互模型中最主要的部分是對(duì)手勢(shì)識(shí)別的實(shí)現(xiàn)。首先，要通過(guò)Kinect獲取人體的深度圖像，并從中提取人的骨骼信息。然后，根據(jù)骨骼節(jié)點(diǎn)空間位置變化信息定義所要識(shí)別的手勢(shì)，最終以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配交互手勢(shì)的識(shí)別。
　　第四，構(gòu)建一個(gè)完整的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配訓(xùn)