基于VR技术的虚拟维修方法技术

一种基于VR技术的虚拟维修方法，所述方法利用计算机、数据手套和虚拟现实设备搭建虚拟维修平台，根据虚拟设备各零部件的大小、形状和材质计算出其重量和相应的搬运、拆装力的大小，维修人员使用数据手套拆装虚拟设备的各个零部件，数据手套获取零部件的材质和重量数据并将其反馈到维修人员的手上，使维修人员能够真实地感受到零部件的重量以及搬运和拆装力的大小。本发明专利技术通过数据手套抓握虚拟设备的零部件和拆装工具，并通过数据手套将零部件的重量、拆装力等数据反馈到维修人员的手上，使虚拟设备的拆装更加接近实际情况，维修人员有身临其境的感觉。该方法为装备的维修训练提供了有力的技术支持，可有效提高维修训练水平。

Virtual Maintenance Method Based on VR Technology

【技术实现步骤摘要】
基于VR技术的虚拟维修方法
本专利技术涉及一种VR技术，特别涉及在解决设备拆装过程中的干涉性、困难性问题的虚拟维修方法，属于教学或演示

技术介绍
虚拟维修是虚拟技术近年来的一个重要研究方向，目的是通过采用计算机仿真和虚拟现实技术在计算机上真实展现装备的维修过程。由于增强现实(AugmentedReality，简称AR)技术的研究具有投资大，难度高的特点，相关技术目前只能制作出拆装、维修动画，流水线形式的拆装与拆装视频、维修视频并没有太大的区别，并没有把拆装过程中干涉性、困难性表现出来，提供给操作人员参考改进。在很多设备的拆装、维修过程中，不仅不同的零件需要使用不同的工具，不同材质属性也需要使用不同的工具，而且拆卸过程中施加的力也不同。所以单独用拆装流程动画来说明虚拟维修过程和虚拟维修性是非常不科学的，存在诸多的不合理性，不能真实地展现装备的维修过程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种基于VR技术的虚拟维修方法，以便能够真实地展现装备的维修过程，提高维修训练水平。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种基于VR技术的虚拟维修方法，所述方法利用计算机、数据手套和虚拟现实设备搭建虚拟维修平台，根据虚拟设备各零部件的大小、形状和材质计算出其重量和相应的搬运、拆装力的大小，维修人员使用数据手套拆装虚拟设备的各个零部件，数据手套上设有传感器，可获取零部件的材质和重量数据并将其反馈到维修人员的手上，使维修人员能够真实地感受到零部件的重量以及搬运和拆装力的大小。上述基于VR技术的虚拟维修方法，所述方法采用如下的干涉算法：当使用数据手套拆卸嵌套体时，内部零件只能沿外部零件的内腔壁滑动，滑动过程中实时计算滑动距离，只有当内部零件的位移量大于外部零件的内腔壁长度时，内部零件才能自由移动，内部零件的位移量根据数据手套的位移量计算，计算方法为：内部零件的位移量＝数据手套当前位置-数据手套的原始位置。上述基于VR技术的虚拟维修方法，虚拟设备上被拆下的零部件脱离数据手套后的运动方式为自由落体运动。上述基于VR技术的虚拟维修方法，虚拟设备的零部件与其他物体发生碰撞后的运动轨迹根据理想弹性碰撞或非弹性碰撞计算得出。上述基于VR技术的虚拟维修方法，所述虚拟现实设备采用HTCVive设备。本专利技术通过数据手套抓握虚拟设备的零部件和拆装工具，并通过数据手套将零部件的重量、拆装力等数据反馈到维修人员的手上，使虚拟设备的拆装更加接近实际情况，维修人员有身临其境的感觉。该方法为装备的维修训练提供了有力的技术支持，可有效提高维修训练水平。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步详述。图1为虚拟设备的拆卸流程图；图2(a)-图2(b)为采用干涉算法前后的显示效果对比图，其中图2(a)为采用干涉算法后的情况，图2(b)为未采用干涉算法时的情况。具体实施方式本专利技术采用设备：高性能显卡的计算机1台、数据手套1套、HTCVive设备1套。本专利技术采用软件：三维引擎：Unity3D本专利技术采用的计算方法：本方法可根据环境建模精度，根据每个设备零部件自身的大小、直径、材质精确计算出其重力及拆装力，并通过对零部件状态(自由落体、碰撞过程中的能量转化)的模拟，使虚拟设备的拆装更加接近真实效果，这样不仅实现了视觉上的身临其境，还还原了现实设备、零件重量、材质。拆卸过程中通过数据手套传输手指关节动作数据，以实现螺丝、零件的拆装。并利用数据手套获取零部件的材质属性、重量属性等数据并反馈到维修人员的手上，使维修人员真实地感受到零部件的重量。本方法的特点：1.使用数据手套能在设备、零件发生故障时，迅速地进行设备检查，提高维修效率。数据传输是由HTC的定位设备和5DT手套共同完成的。手的位置和移动方向、移动量是由HTC定位设备完成的，手指动作、弯曲是由5DT数据手套完成的。手指的弯曲度数越大则手抓力越大，能拿起的零配件也越大。2.能准确、快速拆卸到故障零件位置，并准确分析其故障原因。3.每操作一步都有安全检测，动作正误判断。4.能迅速准确地进行零部件、设备和系统的调整和校准。5.采用干涉算法，虚拟设备零部件的显示更加真实。例如当一个球体嵌入一个深度等于其直径的凹槽中时，若想将球体从凹槽中拆除，第一步要确定球体的移动方向，第二部确定其自身的直径或半径，第三步计算出其位移量，位移量＝数据手套当前位置-数据手套的原始位置。使用本方法拆卸嵌套体时，为防止零件之间发生干涉，通过数据手套握住零件，根据零件结构缓慢将内部零件移出，或拿小锤敲打出嵌套体。并通过数据手套反馈得到零件位移量和移动方向。数据手套还可以判断出使用的工具是否正确，使用方式是否正确。技术关键点和欲保护点：虚拟设备的零部件根据自身所在的层级判断是否可以被拆下，并反馈给数据手套，再由数据手套反馈给维修人员的手部，如果不能拆下则反馈出沉重、拖动阻碍等信号，并且该零部件会红色闪烁警告。工具选择：手触碰到三维虚拟的工具后，握手动作可以拿住该工具去拆卸相应的零件、螺丝。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于VR技术的虚拟维修方法，其特征是，所述方法利用计算机、数据手套和虚拟现实设备搭建虚拟维修平台，根据虚拟设备各零部件的大小、形状和材质计算出其重量和相应的搬运、拆装力的大小，维修人员使用数据手套拆装虚拟设备的各个零部件，数据手套上设有传感器，可获取零部件的材质和重量数据并将其反馈到维修人员的手上，使维修人员能够真实地感受到零部件的重量以及搬运和拆装力的大小。

【技术特征摘要】
1.一种基于VR技术的虚拟维修方法，其特征是，所述方法利用计算机、数据手套和虚拟现实设备搭建虚拟维修平台，根据虚拟设备各零部件的大小、形状和材质计算出其重量和相应的搬运、拆装力的大小，维修人员使用数据手套拆装虚拟设备的各个零部件，数据手套上设有传感器，可获取零部件的材质和重量数据并将其反馈到维修人员的手上，使维修人员能够真实地感受到零部件的重量以及搬运和拆装力的大小。2.根据权利要求1所述的基于VR技术的虚拟维修方法，其特征是，所述方法采用如下的干涉算法：当使用数据手套拆卸嵌套体时，内部零件只能沿外部零件的内腔壁滑动，滑动过程中实时计算滑动距离，只有当内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅刚，褚杰，张晓旭，高宝贵，
申请(专利权)人：中科恒运股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13