基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统，所述系统是在手工艺制作过程中，基于混合现实技术在MR显示界面为用户提供画线引导路径，以供用户利用3D打印工具按照所述画线引导路径进行画线打印。包括：模型导入选择模块、参数调控模块、路径规划模块，本发明专利技术系统可以应用于生活中常见的移动终端上，例如手机、平板电脑等，不需要额外的混合现实终端。可以适用于以画线为基本实现方式的手工艺制作中，例如手绘画线、以金属丝绕线实现的首饰制作、利用3D打印笔的手绘打印等，不需要额外的辅助塑形的模具，降低手工操作的门槛，同时，也可以通过视觉引导系统帮助初学者进行设计预览，辅助手工艺的设计创作。辅助手工艺的设计创作。辅助手工艺的设计创作。

【技术实现步骤摘要】
基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统


[0001]本专利技术涉及混合现实领域，具体地说，涉及一种基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统和方法，该系统和方法可用于手机、平板电脑等移动终端上，利用已有的屏幕、摄像头等部件，通过减少成本完成相关手工艺的引导和辅助学习功能。

技术介绍

[0002]手工艺是指以手工劳动进行制作的具有独特艺术风格的工艺美术。有别于以大工业机械化方式批量生产规格化日用工艺品的工艺美术。
[0003]然而，对于初学者而言，手工艺的学习往往具有较高的门槛。通过图片、视频等方法进行学习具有较高的直观性，可以较快地理解手工艺的流程和制作方法，但空间立体感和体验感较弱，对于空间想象力和动手能力不强的初学者来说，亲自动手完成实践有一定困难。因此，借助于混合现实技术，可有效地帮助初学者身临其境地对制作流程进行感受和体验，从而提高学习效率和创作质量。而传统的虚拟现实眼镜等装置，只能为用户呈现屏幕中的画面，无法提供周围环境等信息。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统，可用于手工艺学习及练习中的空间路径规划引导。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统，所述系统是在手工艺制作过程中，基于混合现实技术在MR显示界面为用户提供画线引导路径，以供用户利用3D打印工具按照所述画线引导路径进行画线打印。
[0007]上述技术方案中，进一步的，所述系统具有如下功能模块：
[0008]模型导入选择模块，所述模块用于供用户向系统中导入所需模型或从示例模型库中选择所需模型；
[0009]参数调控模块，根据需求的目标手工艺结构，结合已选择或导入的模型，对单元件的轮廓、尺寸参数进行调整，确定符合目标手工艺结构要求的设计模型；
[0010]路径规划显示模块，用于将所述设计模型进行分层并对各层的打印路径进行规划从而形成各层的画线路径引导图，按照打印顺序将各层画线路径引导图依次呈现在MR显示界面中，用户根据MR显示界面所呈现的画线路径引导图进行3D打印工具描线打印，得到目标手工艺结构。
[0011]进一步的，所述的模型为实体模型或矢量路径。
[0012]进一步的，所述系统基于Grasshopper工具构建交互界面，基于用户的选择和输入进行计算和建模；基于三维建模软件Rhinoceros进行模型的预览；基于插件Fologram实现界面和模型在移动终端虚拟世界中的同步，达到混合现实效果。
[0013]进一步的，所述路径规划的方法如下：根据用户对期望效果的选择，得到实际画线
的宽度、间隔、与模型边缘的夹角等参数，之后在模型边缘取一系列点，并根据路径参数将对应点进行连接，获得若干条线段，将这些线段按照顺序首尾相接，得到最终路径。
[0014]进一步的，所述的画线打印引导图是对路径的仿真模拟，利用Grasshopper中的Time Trigger，基于速度等参数的设置，设定每10ms对画线所应移动的距离进行一次累加计算，计算出当前时刻所期望绘制的路径长度，并将当前画线位置在路径中进行标记，同时将对应路径着色，从而实现动画引导效果。
[0015]基于混合现实技术的手工艺路径引导学习制作方法，基于上述的系统实现，包括如下步骤：
[0016]步骤1：获取模型：在系统界面中选择示例模型或自行导入模型；
[0017]步骤2:设计模型参数：根据需求的目标结合MR系统中已选择或导入的模型，对其轮廓、尺寸等参数进行调整，确定模型的基本形状；
[0018]根据需求的目标，通过对模型进行镜像、旋转、阵列等变换，确定最终的设计模型；
[0019]步骤3:分层与路径规划
[0020]根据需求目标，可将多个功能需求不同的模型进行分层设定，在此基础上，系统根据用户选择对模型的画线路径进行规划，所述用户选择包括设定路径模拟的速度参数、在有多个复杂模型时设定模型路径模拟的顺序排列；
[0021]按照上述路径规划参数，该系统通过移动终端的摄像头获取实时画面，通过移动终端的显示屏显示所规划路径的模拟动画引导界面，动画引导界面可与实时场景画面相统一，达到混合现实效果；
[0022]步骤4:MR引导下的手工操作
[0023]使用者在混合现实学习引导实践中，不用佩戴额外的混合现实配件，直接在显示终端观看，并同时使用3D打印工具沿引导路径完成手工艺制作，使用者在使用引导系统时可随时暂停、继续、循环播放以及结束动画，达到更为人性化的学习效果。
[0024]获得打印完成的模型后还可以结合外界作用如热、水等外因诱导模型材料发生形变，达到所需效果。
[0025]本专利技术的有益效果是：
[0026]本专利技术的一种基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统，借助手机、平板电脑等移动终端的硬件传感器，使得用户无需购买整套虚拟现实设备，可以通过较少的成本投入使用MR系统完成相关手工艺的学习。混合现实技术提高了手工艺流程展示的空间立体感和用户的参与感，为用户提供了真实的模型预览和引导效果，更高效地帮助用户完成学习和设计，降低了学习门槛。
附图说明
[0027]图1是本专利技术一种具体方法流程示意图；
[0028]图2是本专利技术一种具体实例中的实际操作示意图。
[0029]图3是本专利技术具体实例中实际操作示意图。
[0030]图4是本专利技术系统的一种界面示意图。
[0031]图5是本专利技术系统的一种界面示意图。
[0032]图6是本专利技术对画线速度及分层性能的测试图。
[0033]图7
‑
10分别为本专利技术的应用实例图。
具体实施方式
[0034]为了更好的理解本专利技术，下面将结合具体实施例和附图进一步阐述本专利技术的方案，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0035]在手工艺制作过程中，本专利技术的基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统能够基于混合现实技术在MR显示界面为用户提供画线引导路径，以供用户利用3D打印工具按照所述画线引导路径进行画线打印。系统具有如下功能模块：
[0036]模型导入选择模块，所述模块用于供用户向系统中导入所需模型或从示例模型库中选择所需模型；
[0037]参数调控模块，根据需求的目标手工艺结构，结合已选择或导入的模型，在系统界面中可选择示例模型或自行导入模型，模型一般为实体模型(stl，obj，step等格式)或矢量路径(ai，dwg，dwf，svg等格式)。对单元件的轮廓、尺寸参数进行调整，可通过一系列系统提供的方式对输入模型进行变换，如镜像、旋转、阵列等，最终确定符合目标手工艺结构要求的设计模型；
[0038]路径规划模块，用于将所述设计模型进行分层并对各层的打印路径进行规划从而形成各层的画线路径引导图，按照打印顺序将各层画线路径引导图依次呈现在MR显示界面中，用户根据M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统，其特征在于，所述系统是在手工艺制作过程中，基于混合现实技术在MR显示界面为用户提供画线引导路径，以供用户利用3D打印工具按照所述画线引导路径进行画线打印。2.根据权利要求1所述的基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统，其特征在于，所述系统具有如下功能模块：模型导入选择模块，所述模块用于供用户向系统中导入所需模型或从示例模型库中选择所需模型；参数调控模块，根据需求的目标手工艺结构，结合已选择或导入的模型，对单元件的轮廓、尺寸参数进行调整，确定符合目标手工艺结构要求的设计模型；路径规划显示模块，用于将所述设计模型进行分层并对各层的打印路径进行规划从而形成各层的画线路径引导图，按照打印顺序将各层画线路径引导图依次呈现在MR显示界面中，用户根据MR显示界面所呈现的画线路径引导图进行3D打印工具描线打印，得到目标手工艺结构。3.根据权利要求2所述的基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统，其特征在于，所述的模型为实体模型或矢量路径。4.根据权利要求2所述的基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统，其特征在于，所述系统基于Grasshopper工具构建交互界面，基于用户的选择和输入进行计算和建模；基于三维建模软件Rhinoceros进行模型的预览；基于插件Fologram实现界面和模型在移动终端虚拟世界中的同步，达到混合现实效果。5.根据权利要求2所述的基于混合现实技术的手工艺路径引导学习系统，其特征在于，所述路径规划的方法如下：根据用户对期望效果的选择，得到实际画线的宽度、间隔、与模型边缘的夹角等参数，之后在模型边缘取一系列点，并根据路径参数将对应点进行连接，获得若干条线段，将这些线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冠云，王舒弘，陶冶，姬俊哲，汪芷淇，蔡琳琳，孙凌云，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：