一种基于虚拟现实的小型实验室制造技术

一种基于虚拟现实的小型实验室，属教育领域，包括小型实验室壳体、中央处理控制系统、动作捕捉装置、数据建模系统、虚拟现实设备、数据库、图像分析系统、数据处理系统、人机互动装置、共享互联装置和实验评判系统。中央处理控制系统、动作捕捉装置、数据建模系统、虚拟现实设备、数据库、图像分析系统、数据处理系统、人机互动装置、共享互联装置和实验评判系统置于小型实验室壳体内，动作捕捉装置、数据建模系统、虚拟现实设备、数据库、图像分析系统、数据处理系统、人机互动装置、共享互联装置和实验评判系统与中央处理控制系统相连，本发明专利技术基于虚拟现实的小型实验室，占用资源更少、更多元化、更高效和实验教学效果更好。

A small laboratory based on virtual reality

A small laboratory based on virtual reality, belongs to the field of education, including small laboratory housing, a central processing control system, motion capture device, data modeling, virtual reality equipment, database, image analysis system, data processing system, human-computer interaction device, Internet sharing device and experiment evaluation system. The central processing control system, motion capture device, data modeling, virtual reality equipment, database, image analysis system, data processing system, human-computer interaction device, Internet sharing device and experiment evaluation system in a small laboratory shell, capture device, data modeling, virtual reality equipment, database, image analysis system, data processing system and human-computer interaction device, Internet sharing device and experimental evaluation system and the control system is the central processing action, the invention of small laboratory based on virtual reality, less resource intensive and more diversified, more efficient and better teaching effect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实的小型实验室
一种基于虚拟现实的小型实验室，属教育领域，尤其涉及一种实验室。
技术介绍
传统的实验室，提供的实验设备是固定的，能开展的相关实验活动也是固定的，要完成多种实验，就要不同的实验室，不同的设备，造成占用的资源空间大，采购的实验设备费用高的结果；实验设备不断老化和损坏，更严重的是由于学生的操作不但造成安全事故，同时维修和更换进度跟不上，学生无法正常开展实验活动或达不到实验的效果；仿真式实验室采用数学建模的方法，把相关的实验设备制作成控件，学生只需要在仿真软件上添加相关控件完成相关实验平台的搭建，运行程序后，就能看到实验结果，完成实验；但仿真式实验室缺少了真实性，造成学生对实验设备和实验器材的认识和了解不高，失去了做实验的积极性，同时也缺少了团队合作的机会，实验效果不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的就是克服传统实验室的上述不足，专利技术一种占用资源更少、更多元化、更高效和实验教学效果更好的小型实验室。一种基于虚拟现实系统的小型实验室，包括小型实验室壳体、中央处理控制系统、动作捕捉装置、数据建模系统、虚拟现实设备、数据库、图像分析系统、数据处理系统、人机互动装置、共享互联装置和实验评判系统。中央处理控制系统、动作捕捉装置、虚拟现实设备、人机互动装置和共享互联装置置于小型实验室壳体内，中央处理控制系统与动作捕捉装置、虚拟现实设备、人机互动装置和共享互联装置相连。小型实验室壳体，为双层材料，内中空构造，包括门和隔音装置，门为自动门，门缝装有隔音密封圈；隔音装置，在小型实验室壳体填充隔音材料，减小或消除外界声音对实验者产生干扰，以便在放置多个虚拟现实的小型实验室的实验室同时进行不同的实验。动作捕捉装置，包括摄像头和位移传感器，摄像头捕捉实验者的手部动作图像，并把采集到的图像传输到图像分析系统进行分析，初步推断出实验者要实现的动作，生成特征数据传输到数据处理系统；位移传感器，精确测出实验者手的位移，并把位移数据传输到数据处理系统和生成的特征数据结合进行分析，精确得到实验者要实现的动作。数据建模系统，根据实验设备或器件的各种参数，建立物理模型，包括实验设备或器件的形状、大小和功能，并与实验设备或器件的数学模型建立匹配。虚拟现实设备，包括VR眼镜或VR头盔和传感器装置，传感器装置监视头部的动作变化，并把数据同步到数据处理系统进行处理，使实验者的画面能够得到快速修正。图像分析系统对获得的图像数据进行初步分析，生成特征数据，数据处理系统对由图像分析系统得到的特征数据进一步分析，得到精确的数据。人机互动装置，根据捕捉到的实验者的动作数据，图像做出同步修正，显示正确的画面，使实验者获得真的在操作眼前看到的实验设备或实验器件的体验感。共享互联装置，包括WiFi，实验者可以共享自己的WiFi，等待其他实验者的连接，连接成功后，就成功创建一个局域网，同享数据，实验过程中，也能够互相讨论，分工合作，共同完成一个实验。实验评判系统，包括实验关键步骤操作记录系统、自动分析系统和自动打分系统，实验关键步骤操作记录系统，实时记录实验者在实验操作过程中的每一步关键步骤操作，自动分析系统，根据得到的记录数据进行分析判断，得到实验者进行本次实验所存在的问题和发现实验者在完成本次实验中的创新点，自动打分系统，根据分析得到的数据对本次实验者进行的实验操作进行打分。本专利技术基于虚拟现实的小型实验室，占用资源更少、更多元化、更高效和实验教学效果更好。附图说明图1是本专利技术一种基于虚拟现实的小型实验室的正视图示意图；图2是本专利技术基于虚拟现实的小型实验的系统结构框图示意图；图3是本专利技术基于虚拟现实的小型实验室的多个基于虚拟现实的小型实验室互联共享的示意图。图中，1-小型实验室壳体，2-门，3-隔音装置，4-中央处理控制系统，5-数据库，6-虚拟现实设备，7-动作捕捉装置，8-图像分析系统，9-数据处理系统，10-人机互动装置，11-数据建模系统，12-实验评判系统，13-共享互联装置。具体实施方式现结合附图1~3对本专利技术加以具体说明：一种基于虚拟现实的小型实验室，包括小型实验室壳体1、中央处理控制系统4、动作捕捉装置7、数据建模系统11、虚拟现实设备6、数据库5、图像分析系统8、数据处理系统9、人机互动装置10、共享互联装置13和实验评判系统12。中央处理控制系统4、动作捕捉装置7、数据建模系统11、虚拟现实设备6、数据库5、图像分析系统8、数据处理系统9、人机互动装置10、共享互联装置13和实验评判系统12置于小型实验室壳体1内。动作捕捉装置7、数据建模系统11、虚拟现实设备6、数据库5、图像分析系统8、数据处理系统9、人机互动装置10、共享互联装置13和实验评判系统12与中央处理控制系统4相连。数据库5存有实验所用到的物理模型和相互匹配的数学模型，进入基于虚拟现实的小型实验室，关上门2，在隔音装置的作用下，隔离外界声音，消除或减少外界声音的干扰，戴上虚拟现实设备6，菜单命令显示在屏幕上，选择要进行的实验，确定后，从数据库读取相关实验的VR资源、物理模型、和数学模型，开始实验。如果实验需要多个人合作完成，通过互联共享装置13，建立局域网，共享同步实验数据，共同完成实验。动作捕获装置7，一直监视实验者的动作，特别是手部动作，得到动作图像，传递到图像分析系统8，进行初步分析，生成特征数据，传递到数据处理系统9对由图像分析系统得到的特征数据进一步分析，得到精确的数据，传递到人机互动装置10，根据捕捉到的实验者的动作数据，图像做出同步修正，显示正确的画面，数据建模系统11，根据得到的变化数据结合数据库5的模型，进行自动建模，得到实验者进行操作相关实验设备或器件后的效果模型，通过虚拟现实设备显示。实验评判系统12记录每一步的实验操作步骤，直到实验的结束，实验结束后，对实验者本次进行的实验进行分析并打分。本专利技术基于虚拟现实的小型实验室，占用资源更少、更多元化、更高效和实验教学效果更好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚拟现实的小型实验室，其特征在于：包括小型实验室壳体（1）、中央处理控制系统（4）、动作捕捉装置（7）、数据建模系统（11）、虚拟现实设备（6）、数据库（5）、图像分析系统（8）、数据处理系统（9）、共享互联装置（13）、实验评判系统（12）和人机互动装置（10）。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实的小型实验室，其特征在于：包括小型实验室壳体（1）、中央处理控制系统（4）、动作捕捉装置（7）、数据建模系统（11）、虚拟现实设备（6）、数据库（5）、图像分析系统（8）、数据处理系统（9）、共享互联装置（13）、实验评判系统（12）和人机互动装置（10）。2.根据权利要求1要求所述的一种基于虚拟现实的小型实验室，其特征在于：中央处理控制系统（4）、动作捕捉装置（7）、数据建模系统（11）、虚拟现实设备（6）、数据库（5）、图像分析系统（8）、数据处理系统（9）和人机互动装置（10）置于小型实验室壳体（1）；动作捕捉装置（7）、数据建模系统（11）、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志成，洪文强，黄小席，
申请(专利权)人：佛山市神风航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44