一种基于移动增强现实的模具设计教学系统技术方案

本实用新型专利技术涉及移动增强现实技术在模具设计教学的应用，公开了一种基于移动增强现实的模具设计教学系统，包括移动终端和服务器，服务器包括用于储存标准模具三维模型的存储模块，移动终端包括：中央处理器，分别与中央处理器连接的用于采集模具二维视图的摄像模块、增强现实模块以及触摸显示屏；增强现实模块用于接收模具二维视图、与服务器通信交互以及输出与所述模具二维视图对应的标准模具三维模型至中央处理器，触摸显示屏用于显示所述标准模具三维模型和操控。本实用新型专利技术不占用移动终端内存，可使教师授课与课本、学生之间互动性更好，提供立体思维的教学，激发学生学习积极性、帮助学生快速掌握模具设计技能，提高授课、学习效率。

A teaching system of mould design based on mobile augmented reality

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动增强现实的模具设计教学系统
本技术涉及移动增强现实在模具设计教学上的应用，尤其涉及一种基于移动增强现实的模具设计教学系统。
技术介绍
模具设计是高职类院校材料成型及控制工程专业（模具方向）的一门核心主干课程。课程要求学生掌握模具结构、金属板料成形的流动规律，能够正确的设计一般的冲压模具，并对冲压生产中经常出现的缺陷做出基本正确的判断。教学效果好坏直接影响后续各教学环节质量的高低，因此如何激发学生的学习积极性和主动性，提高模具设计能力，是教学的关键。传统的教学手法是通过学习课本上的模具二维剖视图，同时，结合教师讲解，使学生掌握模具内部结构、组成及各零部件的作用后自主完成设计过程。然实际情况是，学生没有模具感性认知，对模具整体和各个组成部分认识较浅，不能马上进入角色，学习效率低。随着多媒体的普遍运用，教师还可制作二维flash动画、视频以及通过CAD软件进行三维建模后全方位展示进行教学，但这对教师来说教学任务相对繁重。为了进一步解决上述问题，有的院校通过一套复杂并且昂贵的设备通过三维建模导入学习场景进行沉浸式虚拟现实学习的方法，该方法能将模具的三维模型全面的展现在学生眼前，使得学生感同身受、印象深刻，提高了学习效率；但教学时学生需佩戴笨重的头戴式显示屏，体验为沉浸式，课堂上缺乏与课本及教师的互动，并且长时间使用容易产生眩晕及疲劳症状，配置和维护费用昂贵。与本技术最接近的现有技术，公告号为CN206115752U的专利文献公开了一种“AR增强现实教学系统”，包括设置有二维图像的教材、用于识别教材中二维图像并将二维图像转换为三维动画并播放的用户终端，所述用户终端包括用于采集教材中二维图像的图像采集模块、存储有若干二维图像和三维动画的存储模块、用于识别图像采集模块采集到的二维图像的识别模块、用于根据识别模块识别结果以播放存储模块中三维动画图像信息的播放模块、用于播放三维动画中音频信息的声音模块、用于进行控制的控制模块，所述控制模块与图像采集模块、存储模块、识别模块、播放模块、声音模块电连接以进行控制。摆脱了沉浸式的学习，能够便利友好的在用户终端上为学生展现三维动画，激发学生学习兴趣，提高学习效率，但用户终端需存储若干二维图像和三维动画，当教材中需要识别学习二维图像众多时，容易占用用户终端内部存储空间，不利于用户终端的其他常规使用，此外，仅从视频动画中了解模具，确少与模具的深入接触，不能快速的加深学生对模具的了解。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种不占用移动终端内存，教师授课与课本、学生互动性好，能够激发学生学习积极性、帮助学生快速掌握模具设计技能，提高授课、学习效率的基于移动增强现实的模具设计教学系统。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种基于移动增强现实的模具设计教学系统，包括移动终端和服务器，所述服务器包括用于储存标准模具三维模型的存储模块；所述移动终端包括：中央处理器；摄像模块，与所述中央处理器连接，用于拍摄现实环境中课本上的模具二维视图输入所述中央处理器；增强现实模块，与所述中央处理器连接，用于接收所述模具二维视图、与所述服务器通信交互以及输出与所述模具二维视图对应的标准模具三维模型至所述中央处理器；触摸显示屏，与所述中央处理器连接，用于显示所述标准模具三维模型和操控。进一步地，所述摄像模块为深度摄像头，系统还包括显像投影设备，用于在现实环境中课本上的模具二维视图上方原位叠加显示所述标准模具三维模型以及操作界面。进一步地，所述显像投影设备为微型投影仪，集成于所述移动终端，与所述中央处理器连接。进一步地，所述显像投影设备包括安装底座，所述安装底座内固定安装有电机，所述安装底座底部固定有空心连杆，所述空心连杆的另一端可旋转连接有旋转座，所述电机的转轴穿过所述空心连杆与所述旋转座的顶部固定连接，所述旋转座的底部可拆卸地安装有全息投影仪。进一步地，系统还包括手势跟踪设备，用于跟踪用户手势变化，输出相应的识别结果至所述移动终端。进一步地，所述手势跟踪设备为LeapMotion手势跟踪设备。进一步地，所述手势跟踪设备集成于所述移动终端，所述手势跟踪设备包括：手势采集模块，用于实时获取用户手部深度图像；手势识别模块，用于根据手部深度图像的手势变化，输出相应的识别结果至所述移动终端；所述手势采集模块通过所述手势识别模块与所述中央处理器电连接。进一步地，所述手势跟踪设备包括：手势采集模块，用于实时获取用户手部深度图像；模型建立模块，与所述手势采集模块连接，用于根据获取的手部深度图像建立三维手部模型并将手部深度图像的实时变化与所述三维手部模型进行状态匹配；跟踪模块，与所述模型建立模块连接，用于对所述三维手部模型状态进行跟踪，获取所述三维手部模型的手势变化，其中所述手势变化包括移动和点击；手势识别模块，与所述跟踪模块连接，用于根据所述三维手部模型的手势变化对手势进行识别，输出相应识别结果。进一步地，所述手势采集模块为深度摄像头。进一步地，所述移动终端还包括：喇叭，与所述中央处理器连接，用于播放音频；所述存储模块储存的标准模具三维模型包括完整三维模型和剖视三维模型，所述存储模块还用于储存标准模具零部件讲解音视频；所述增强现实模块包括：通信单元，用于与所述服务器通信交互；处理单元，一端与所述通信单元连接，另一端与所述中央处理器连接，用于接收所述模具二维视图、获取与所述模具二维视图对应的标准模具三维模型并输出至所述中央处理器。采用上述技术方案后，本技术的有益效果是：1、本技术的教学系统，借助移动终端摄像模块采集课本上的模具二维视图，然后利用增强现实模块，从服务器最终获取与该模具二维视图对应模具相匹配的标准模具三维模型并通过触摸显示屏显示；一方面移动终端便于携带，不仅便利了教师的教学，还使得学生能够更方便的学习，可随时随地通过移动终端拍摄采集课本上的模具二维视图来深入学习模具设计，且现实生活中，手机几乎人手一个，可以以手机作为本技术的移动终端，通过安装相应的数据处理应用程序（APP）即可实现对应功能，使得院校可减少设施配备成本；另一方面，能够结合课本一起学习，使得学生能够更好的与教师和课本互动，更加深入了解课程，了解模具的有关特性，提高学习效果；此外，相比最接近的现有技术，本实施例的移动终端不借助其内部的存储模块存储标准模具三维模型，故不占用移动终端内部储存空间，不需要在学习结束后通过删除相应标准模具三维模型内容来减轻存储压力，不易影响移动终端其他常规使用；2、设置显像投影设备，使得所述标准模具三维模型能够在课本上的模具二维视图上方以立体的形式原位叠加显示出来，有利于摆脱屏幕大小的限制，使学生更加直观立体的感受模具，激发学习积极性，快速进入学习状态，多方面的了解模具的三维剖视图、零部件等信息；3、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于移动增强现实的模具设计教学系统，包括移动终端和服务器，其特征在于，所述服务器包括用于储存标准模具三维模型的存储模块；/n所述移动终端包括：/n中央处理器；/n摄像模块，与所述中央处理器连接，用于拍摄现实环境中课本上的模具二维视图输入所述中央处理器；/n增强现实模块，与所述中央处理器连接，用于接收所述模具二维视图、与所述服务器通信交互以及输出与所述模具二维视图对应的标准模具三维模型至所述中央处理器；/n触摸显示屏，与所述中央处理器连接，用于显示所述标准模具三维模型和操控；/n所述摄像模块为深度摄像头，系统还包括显像投影设备，用于在现实环境中课本上的模具二维视图上方原位叠加显示所述标准模具三维模型以及操作界面；/n所述显像投影设备包括安装底座，所述安装底座内固定安装有电机，所述安装底座底部固定有空心连杆，所述空心连杆的另一端可旋转连接有旋转座，所述电机的转轴穿过所述空心连杆与所述旋转座的顶部固定连接，所述旋转座的底部可拆卸地安装有全息投影仪。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于移动增强现实的模具设计教学系统，包括移动终端和服务器，其特征在于，所述服务器包括用于储存标准模具三维模型的存储模块；
所述移动终端包括：
中央处理器；
摄像模块，与所述中央处理器连接，用于拍摄现实环境中课本上的模具二维视图输入所述中央处理器；
增强现实模块，与所述中央处理器连接，用于接收所述模具二维视图、与所述服务器通信交互以及输出与所述模具二维视图对应的标准模具三维模型至所述中央处理器；
触摸显示屏，与所述中央处理器连接，用于显示所述标准模具三维模型和操控；
所述摄像模块为深度摄像头，系统还包括显像投影设备，用于在现实环境中课本上的模具二维视图上方原位叠加显示所述标准模具三维模型以及操作界面；
所述显像投影设备包括安装底座，所述安装底座内固定安装有电机，所述安装底座底部固定有空心连杆，所述空心连杆的另一端可旋转连接有旋转座，所述电机的转轴穿过所述空心连杆与所述旋转座的顶部固定连接，所述旋转座的底部可拆卸地安装有全息投影仪。


2.根据权利要求1所述的一种基于移动增强现实的模具设计教学系统，其特征在于，系统还包括手势跟踪设备，用于跟踪用户手势变化，输出相应的识别结果至所述移动终端。


3.根据权利要求2所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：施晨娴，易宗超，
申请(专利权)人：福州职业技术学院，
类型：新型
国别省市：福建;35