一种虚拟装配中模特值评价方法技术

本发明专利技术属于体感交互领域，具体地说是一种对模特法中的移动动作和终结动作进行测算的虚拟装配中模特值评价方法。该方法包括以下步骤：步骤一、通过KinectV2中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据；步骤二、测算双手移动范围；步骤三、测算移动动作的加速度；步骤四、终结动作的判定；步骤五、移动动作的判定。本发明专利技术从模特法出发，以Kinect V2采集的骨骼点为基础，将原有的平面区域，变成空间区域，并分好区域号，通过判定手部所在区域及手部动作是否在视野区域内认定移动动作和终结动作，旨在利用体感交互技术和计算机技术自动计算出参与虚拟装配的人员移动动作和终结动作的模特值。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟装配中模特值评价方法
本专利技术属于体感交互领域，具体地说是一种对模特法中的移动动作和终结动作进行测算的虚拟装配中模特值评价方法。
技术介绍
模特法是通过大量的试验研究，将生产实际中操作的动作归纳为21种。认为不同的人做同一动作(在条件相同时)所需的时间值基本相等。使用身体不同部位动作时，其动作所用的时间值互成比例(如模特法中，手的动作是手指动作的2倍，小臂的动作是手指动作的3倍)，因此可以根据手指一次动作时间单位的量值，直接计算其他不同身体部位动作的时间值。公布号为CN106774896的专利讨论了坐式手工装配线中如何先计算出操作范围从而通过角度计算判断移动动作、终结动作。但是很多操作都不会在一个固定区域移动，并且上述专利讨论的是平面范围，移动动作实际上是空间移动。
技术实现思路
本专利技术以KinectV2采集的骨骼点为基础，将原有的平面区域，变成空间区域，并分好区域号，通过判定手部所在区域及手部动作是否在视野区域内认定移动动作和终结动作，解决了现有判断移动动作、终结动作存在的上述不足。本专利技术技术方案结合附图说明如下：一种虚拟装配中模特值评价方法，该方法包括以下步骤：步骤一、通过KinectV2中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据；步骤二、测算双手移动范围；步骤三、测算移动动作的加速度；步骤四、终结动作的判定；步骤五、移动动作的判定。所述的步骤一中深度相机获取人体25个部位骨骼点包括头、颈、肩中心、左拇指、右拇指、左指尖、右指尖、左手、右手、左手腕、右手腕、左肘、右肘、左肩膀、右肩膀、脊柱、髋关节中心、左臀、左膝盖、左脚踝、左脚、右臀、右膝盖、右脚踝、右脚。通过KinectV2采集人体骨骼点，针对左右手分别测出M2、M3、M4和M5的活动范围，活动范围是以左右肩膀为基点，其中M2表示手腕动作、M3表示小臂动作、M4表示大臂动作、M5表示伸直手臂；其中M2、M3、M4的活动范围是根据对应的长度l绕肩膀点旋转形成的半球体构成，而球体外的范围即为M5的活动范围；另外设置四个平面，其中左肩的两个限制平面包括从左肩点向左射出的45度平面Ⅰ和向右平移左肩到右肩的长度l1的平面Ⅱ，将左手活动区域分为AⅠ、AⅡ、AⅢ、AⅣ、AⅤ、AⅥ、AⅦ、AⅧ；右肩的两个限制平面包括从右肩点向右射出的45度平面Ⅲ和向左平移左肩到右肩的长度l1的平面Ⅳ，将右手活动区域分为BⅠ、BⅡ、BⅢ、BⅣ、BⅤ、BⅥ、BⅦ、BⅧ；所述的四个平面中的平面Ⅰ为C1x+C2y+C3z＝D；所述的平面Ⅱ:C1x+C2y+C3z＝D+l1；所述的平面Ⅲ为C4x+C5y+C6z＝D1；所述的平面Ⅳ:C4x+C5y+C6z＝D1+l1。5、根据权利要求3所述的一种虚拟装配中模特值评价方法，其特征在于，所述的区域AⅠ、AⅡ、AⅢ、AⅣ、AⅤ、AⅥ、AⅦ、AⅧ应该满足以下条件：AⅠ区域，该区域模特值为M2，满足：AⅡ区域，该区域模特值为M3，满足：AⅢ区域，该区域模特值为M3，满足：AⅣ区域，该区域模特值为M3，满足：AⅤ区域，该区域模特值为M4，满足：AⅥ区域，该区域模特值为M4，满足：AⅦ区域，该区域模特值为M4，满足：AⅧ区域，该区域模特值为M5，满足：所述的区域BⅠ、BⅡ、BⅢ、BⅣ、BⅤ、BⅥ、BⅦ、BⅧ应该满足以下条件：BⅠ区域，该区域模特值为M2，满足：BⅡ区域，该区域模特值为M3，满足：BⅢ区域，该区域模特值为M3，满足：BⅣ区域，该区域模特值为M3，满足：BⅤ区域，该区域模特值为M4，满足：BⅥ区域，该区域模特值为M4，满足：BⅦ区域，该区域模特值为M4，满足：BⅧ区域，该区域模特值为M5，满足：所述的步骤三的具体方法如下：为获得左手、右手、左手指尖和右手指尖的加速度；需要连续采集坐标点的移动距离，规定0.1s存储一次坐标点的位置，通过距离和时间得到每个时刻的移动速度再根据当前时刻和前一时刻的移动速度求得加速度其中加速度超过阈值即视为移动动作启动，定义阈值为a移＝0.2m/s2。所述的步骤四的具体方法如下：终结动作包括抓捏和放置动作，其中抓捏动作包括接触G0、简单的抓G1和复杂的抓G3；放置动作包括无意识放置P0、简单放置P2和复杂地放置P5，抓捏动作和放置动作具备先后关系；抓捏动作：当左手到左指尖向量与左手到左拇指向量夹角θ1和右手到右指尖向量与右手到右拇指向量夹角θ2小于30°时，认为开始抓捏动作识别，如果手在抓取时在头部视野的±30°范围之外，即认为是接触；反之则认为是简单地抓；如果双手抓取且同时在±30°范围之内，就是复杂的抓，如果抓捏动作开始是复杂的抓，终结动作一定是复杂地放置；抓捏动作完成之后随后伴随着移动动作；放置动作：完成移动动作之后，当左手到左指尖向量与左手到左拇指向量夹角θ1和右手到右指尖向量与右手到右拇指向量夹角θ2大于30°时，则认为完成放置动作，如果手在抓取时在头部视野的±45°范围之外，即认为是无意识的放置；反之则认为是简单放置；如果双手同时放手且都在±45°范围之内，就是复杂的放置。所述的步骤五的具体方法如下：手指移动的判定方法需要先满足当前；条件1：没有终结动作；条件2：左手的加速度a1满足a1＜0.2m/s2或右手的加速度右手a2满足a2＜0.2m/s2；手指动作通过判断相对加速度a5和a6是否大于0.2m/s2，当大于之后即认为完成手指动作，记为M1，M1即为1mod；其中a1为左手加速度，a2为右手加速度，a3为左指尖加速度，a4为右指尖加速度，并计算相对加速度a5＝a3-a1，a6＝a4-a2。手腕动作、小臂动作、大臂动作和伸直手臂需要考虑两个因素，即a1和a2大于0.2m/s2即认为开始移动，当a1和a2小于-0.2m/s2时即认为停止移动，此时左右手位置在模特值M2、M3、M4和M5的相关范围内，即认为完成相关的模特值动作；移动动作中还有反复动作需要识别，需要记录左手/右手连续两次的移动和停止位置，当两次的移动区域和对方的停止移动区域相同时，即认为第二次动作为重复动作，时间为正常模特值的。本专利技术的有益效果为：本专利技术能在立体空间中移动动作和终结动作进行判定，并且会对移动动作中的反射动作进行识别，有效减少IE工程师的工作量。附图说明图1为本专利技术的B1平面求算过程图；图2为本专利技术的B2平面求算过程图；图3为本专利技术的左手移动范围图；图4为本专利技术的右手移动范围图；图5为本专利技术的实施逻辑框图；具体实施方式本专利技术从模特法出发，旨在利用体感交互技术和计算机技术自动计算出参与虚拟装配的人员移动动作和终结动作的模特值。步骤一、通过KinectV2中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据；保证KinectV2水平放置，并启动KinectV2设备，通过KinectV2中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据，其中25个部位骨骼点包括头、颈、肩中心、左拇指、右拇指、左指尖、右指尖、左手、右手、左手腕、右手腕、左肘、右肘、左肩膀、右肩膀、脊柱、髋关节中心、左臀、左膝盖、左脚踝、左脚、右臀、右膝盖、右脚踝、右脚.步骤二、测算双手移动范围；通过KinectV2采集人体骨骼点，针对左右手分别测出M2、M3、M4和M5的活动范围，活动范围是以左右肩膀为基点，其中M2表示手腕动作、M3表示小臂动作、M4表示大臂动作、M5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟装配中模特值评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、通过KinectV2中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据；步骤二、测算双手移动范围；步骤三、测算移动动作的加速度；步骤四、终结动作的判定；步骤五、移动动作的判定。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟装配中模特值评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、通过KinectV2中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据；步骤二、测算双手移动范围；步骤三、测算移动动作的加速度；步骤四、终结动作的判定；步骤五、移动动作的判定。2.根据权利要求1所述的一种虚拟装配中模特值评价方法，其特征在于，所述的步骤一中深度相机获取人体25个部位骨骼点包括头、颈、肩中心、左拇指、右拇指、左指尖、右指尖、左手、右手、左手腕、右手腕、左肘、右肘、左肩膀、右肩膀、脊柱、髋关节中心、左臀、左膝盖、左脚踝、左脚、右臀、右膝盖、右脚踝、右脚。3.根据权利要求1所述的一种虚拟装配中模特值评价方法，其特征在于，所述的步骤二的具体方法如下：通过KinectV2采集人体骨骼点，针对左右手分别测出M2、M3、M4和M5的活动范围，活动范围是以左右肩膀为基点，其中M2表示手腕动作、M3表示小臂动作、M4表示大臂动作、M5表示伸直手臂。其中M2、M3、M4的活动范围是根据对应的长度l绕肩膀点旋转形成的半球体构成，而球体外的范围即为M5的活动范围；另外设置四个平面，其中左肩的两个限制平面包括从左肩点向左射出的45度平面Ⅰ和向右平移左肩到右肩的长度l1的平面Ⅱ，将左手活动区域分为AⅠ、AⅡ、AⅢ、AⅣ、AⅤ、AⅥ、AⅦ、AⅧ；右肩的两个限制平面包括从右肩点向右射出的45度平面Ⅲ和向左平移左肩到右肩的长度l1的平面Ⅳ，将右手活动区域分为BⅠ、BⅡ、BⅢ、BⅣ、BⅤ、BⅥ、BⅦ、BⅧ。4.根据权利要求3所述的一种虚拟装配中模特值评价方法，其特征在于，所述的四个平面中的平面Ⅰ为C1x+C2y+C3z＝D；所述的平面Ⅱ:C1x+C2y+C3z＝D+l1；所述的平面Ⅲ为C4x+C5y+C6z＝D1；所述的平面Ⅳ:C4x+C5y+C6z＝D1+l1。5.根据权利要求3所述的一种虚拟装配中模特值评价方法，其特征在于，所述的区域AⅠ、AⅡ、AⅢ、AⅣ、AⅤ、AⅥ、AⅦ、AⅧ应该满足以下条件：AⅠ区域，该区域模特值为M2，满足：AⅡ区域，该区域模特值为M3，满足：AⅢ区域，该区域模特值为M3，满足：AⅣ区域，该区域模特值为M3，满足：AⅤ区域，该区域模特值为M4，满足：AⅥ区域，该区域模特值为M4，满足：AⅦ区域，该区域模特值为M4，满足：AⅧ区域，该区域模特值为M5，满足：6.根据权利要求3所述的一种虚拟装配中模特值评价方法，其特征在于，所述的区域BⅠ、BⅡ、BⅢ、BⅣ、BⅤ、BⅥ、BⅦ、BⅧ应该满足以下条件：BⅠ区域，该区域模特值为M2，满足：BⅡ区域，该区域模特值为M3，满足：BⅢ区域，该区域模特值为M3，满足：BⅣ区域，该区域模特值为M3，满足：BⅤ区域，该区域模特值为M4，满...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜盛乾，于新，徐杨，陈雪纯，张昕莹，张开淦，黄卓，高大伟，曹明钰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22