虚拟现实装配系统技术方案

本实用新型专利技术提出的虚拟现实装配系统，属于虚拟现实技术领域，包括上位机和下位机，所述上位机采用Unity3D虚拟现实引擎开发的上位机的用户界面和虚拟装配场景，用来供用户进行虚拟装配，上位机通过usb数据线与下位机进行对接，从而实现互相之间的通信；所述下位机由深度相机构成，所述深度相机包括近红外发射器、RGB摄像头、深度摄像头和传动马达，所述近红外发射器外设置毛玻璃，其发射的红外线透过毛玻璃形成衍射光斑，照射到空间中，所述深度摄像头获取空间深度信息，从中提取人体骨骼数据；所述传动马达用来调整摄像头的角度。本实用新型专利技术虚拟现实装配系统，提高了装配效率，节约了产品研发成本，并且增强了用户对于虚拟装配环境的沉浸感，让用户获更逼真的装配环境。

Virtual reality assembly system

Virtual assembly system provided by the utility model, which belongs to the technical field of virtual reality, including the upper and lower machine, the upper machine adopts PC development Unity3D virtual reality user interface and virtual assembly scene, for users of virtual assembly, the host computer through the USB data line and the docking machine, thus to achieve communication between each other; the lower machine by the depth camera, the depth camera including near infrared transmitter, RGB camera, depth camera and drive motor, the glass is arranged outside the near infrared emitter, the infrared emission through the frosted glass form diffraction and radiation to space, the depth of the camera to obtain the space depth information, extracting data from the bones of the human body; the drive motor to adjust the camera angle. The virtual reality assembly system of the utility model improves the assembly efficiency, saves the cost of product research and development, and enhances the user's immersion for the virtual assembly environment, so that the user can get a more realistic assembly environment.

【技术实现步骤摘要】
虚拟现实装配系统
本技术属于虚拟现实
，尤其是一种虚拟现实装配系统。
技术介绍
在大规模产品生产制造过程中，需要虚拟装配仿真技术。由于大规模、超大规模项目关系到国家安全问题，一般情况下都需要自行研发设计，加之设计研发经验上的欠缺，产品的设计初期可能存在某些缺陷与不足，如果直接进行生产组装，不仅耗费人力物力，还拖延了产品的研发周期，如果能够在产品设计之初就能将产品实现装配调试，这无疑会给产品的研发带来极大的便利。虽然虚拟装配有着传统装配技术无可比拟的优势，但是其自身还是有着不少短板。例如，虚拟零部件的建模，需要专业的建模设计师对产品进行三维建模，无形中又增加了人力物力。加之虚拟环境的创建需要计算机硬件作为基础，这就限制了虚拟装配对大规模场景的应用。与此同时数据获取装置通常不利于携带，而且价格不菲，不利于虚拟装配技术的普及。
技术实现思路
本技术提供的虚拟现实装配系统，提高了装配效率，节约了产品研发成本。本技术具体采用如下技术方案实现：一种虚拟现实装配系统，包括上位机和下位机，所述上位机采用Unity3D虚拟现实引擎开发的上位机的用户界面和虚拟装配场景，用来供用户进行虚拟装配，上位机通过usb数据线与下位机进行对接，从而实现互相之间的通信；所述下位机由深度相机构成，所述深度相机包括近红外发射器、RGB摄像头、深度摄像头和传动马达，所述近红外发射器外设置毛玻璃，其发射的红外线透过毛玻璃形成衍射光斑，照射到空间中，所述深度摄像头获取空间深度信息，从中提取人体骨骼数据；所述传动马达用来调整摄像头的角度。作为优选，还包括一台打印机，用于实时打印虚拟装配过程图片。本技术提供的虚拟现实装配系统，其有益效果在于，提高了装配效率，节约了产品研发成本，并且增强了用户对于虚拟装配环境的沉浸感，让用户获更逼真的装配环境。附图说明图1是虚拟现实装配系统原理框图；图2是上位机的功能图。具体实施方式为进一步说明各实施例，本技术提供有附图。这些附图为本技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本技术的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。现结合附图和具体实施方式对本技术进一步说明。如图1所示，本实施例提供的一种虚拟现实装配系统，为上位机和下位机两部分。上位机采用Unity3D虚拟现实引擎开发的上位机的用户界面和虚拟装配场景，用来供用户进行虚拟装配，上位机通过usb数据线与下位机进行对接，从而实现互相之间的通信，实现人体骨骼数据获取。下位机由深度相机构成，深度相机包括近红外发射器、RGB摄像头、深度摄像头和传动马达组成。其中近红外发射器外设置毛玻璃，其发射的红外线透过毛玻璃形成衍射光斑，照射到空间中，空间中的每个位置衍射光斑均不相同，因此对空间深度信息进行编码；由深度摄像头获取空间深度信息，从中提取人体骨骼数据；传动马达用来调整摄像头的角度，使摄像头能够获取更高质量的人体骨骼数据。以便人机交互达到更佳的效果。除此之外，本系统还外加了一台打印机，可以实时打印虚拟装配过程图片。如图2所示，本实施例的上位机通过电脑主机与下位机连接，通过采集人体骨骼节点空间位置信息，获取人体骨骼数据，将人体骨骼数据与虚拟场景中的虚拟人体进行绑定，这样就能由人体控制虚拟场景中的人物完成零件装配。整个上位机界面又包括自动装配演示、人工装配演示及训练考核多个功能。其中自动装配演示部分可以以三维立体动画的形式向用户演示装配的全过程，过程中可以使用暂停，放大，切换角度等功能；人工装配演示可以满足用户自己进行装配的需求；训练考核部分可以实现装配学员的学习情况的实时反馈。到此已经将本虚拟装配系统的整体结构设计完成。本申请的设计思路为：构建三维立体模型，加上强大的虚拟引擎Unity3D和深度相机一起构建了一个逼真的虚拟装配环境。此系统可以完全摆脱对物理模型的依赖，缩短了装配周期，为产品的研发节省了大量的时间，对此还将其功能进行了扩充，配备了训练考核模块，可以实现装配学员的学习情况的实时反馈。本申请的工作流程主要分为三个阶段，分别为数据处理阶段、虚拟装配系统设计阶段和系统应用阶段。(1)数据采集处理阶段本阶段的任务主要有三个：第一个是是获取需要进行装配的零件信息，进行三维数字建模；第二个是将模型导入到虚拟引擎Unity3D中，利用Unity3D强大的开发功能，将这些三维立体模型进行整合重组，创建一个逼真的虚拟装配环境；第三个是获取装配者的人体骨骼数据信息，以便后期对虚拟装配系统进行控制。(2)虚拟装配系统设计阶段本阶段主要内容是装配规划与人机交互逻辑的设计。首先设计师在Unity3D中将装配体根据设计图纸进行拆解，人为的进行装配层次的划分，并且规划好虚拟零件的装配顺序，其次根据虚拟装配系统人机交互需求，设计人机交互界面和不同的能模块。(3)系统应用阶段本阶段的主要任务是将前两个阶段的工作成果进行结合，建立一个完整的虚拟装配系统。将其与虚拟人体进行骨骼绑定，使人体可以轻松地操控虚拟人物，然后对虚拟零件设置碰撞检测和稀疏点云匹配，以便模拟真实的安装效果。尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本技术，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本技术的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本技术做出各种变化，均为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟现实装配系统，其特征在于，包括上位机和下位机，所述上位机采用Unity3D虚拟现实引擎开发的上位机的用户界面和虚拟装配场景，用来供用户进行虚拟装配，上位机通过usb数据线与下位机进行对接，从而实现互相之间的通信；所述下位机由深度相机构成，所述深度相机包括近红外发射器、RGB摄像头、深度摄像头和传动马达，所述近红外发射器外设置毛玻璃，其发射的红外线透过毛玻璃形成衍射光斑，照射到空间中，所述深度摄像头获取空间深度信息，从中提取人体骨骼数据；所述传动马达用来调整摄像头的角度。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟现实装配系统，其特征在于，包括上位机和下位机，所述上位机采用Unity3D虚拟现实引擎开发的上位机的用户界面和虚拟装配场景，用来供用户进行虚拟装配，上位机通过usb数据线与下位机进行对接，从而实现互相之间的通信；所述下位机由深度相机构成，所述深度相机包括近红外发射器、RGB摄像头、...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚招华，
申请(专利权)人：北京微美云息软件有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11