基于增强现实技术的设备拆装类实验指导系统开发
发布时间：2021-12-22 00:22
拆装类教学实验不仅有助于学员训练技能,也有利于学员理解机器设备的结构和原理,是机械类专业的重要实践环节,但现有的教学指导方法还存在现场感不强、实时性较差的问题。论文以模具的拆卸为例,采用增强现实技术开发了可离线运行于移动智能端的拆装实验指导系统。该系统较好地体现了虚实结合的视觉效果,可有效提高拆装类实验指导的质量。本文的主要工作和成果如下:（1）分析了开发拆装类实验指导系统所面临的问题和需求,确定了可自主开发、可跨平台应用、可在普通移动智能端流畅运行的基本要求,选择了基于标识的Vuforia+Unity3D的增强现实系统的开发方案。（2）根据Vuforia对跟踪注册用标识的识别机制,设计了外框相同、内部图像不同的三组正方形标识;然后设计并搭建了能检测跟踪注册用标识定量指标的实验,根据所测得的正对极限距离、正对抖动距离和最大偏角优选了最终标识。.（3）根据规划的总体开发方案,完成了集拆装实验自习和拆装实验现场指导为一体的拆装指导系统的开发;提出了使用消隐技术对非拆离的三维模型进行隐藏、对插入式拆卸组件模型进行半透明渲染的显示策略,达到了现场拆装指导所需的虚实结合效果。（4）以模具的拆装为...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｇａｉｎｅｒ对新兴技术的炒作周期，２（）１川２５１??Ｆｉｇ．?１」Ｇａｒｔｎｅ?
Ｃｔｏｕｄ＾＾ｙｎｍｅｆｓ．ｖｏ?Ｗｏ？＾＊ｐｏｃ？ｓ??Ｂ？ｏｔｅｃｈ?一?Ｃｕｉｎｒｅｃｉ?ｏｒ?ｊ￡??Ａｒｔｉｆｉｄａｌ?Ｔｓｓｕｅ??Ｉｎｎｏｙａｉｉｏｎ?ｉｒ＾ｔ?ＩｒｏｕＱｌｉ?ｏｆ?Ｓｌｏｐｓ?ｏｆ??Ｔｒｉｇｇｅｒ?ＥｘｐｍＭｉｏｍ?ＥｉｉＳ＾Ｕｍｍａｍ?ｆ??ｔｉｍｅ??Ｐｌａｔｅａｕ?ｗｉｌｌ?ｂｅ?ｒｅａｃｈｅｄ：??〇?ｌｅｓｓ?ｌｌｉｅｒ？?２?ｙｅｄｉ－ｓ?？?２?！〇?５?ｙｅｄ＾?？?：；?ｕ?Ａ?？?ｙ；？；ｕｓ?０?ｂ－??图１．２?Ｇａｒｔｎｅｒ对新兴技术的炒作周期，２０１９＿??Ｆｉｇ．?１．２?Ｇａｒｔｎｅｒ’ｓ?Ｈｙｐｅ?Ｃｙｃｌｅ?ｆｏｒ?ｅｍｅｒｇｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，?２０１９网．??ＡＲ的成功因素之一是移动设备的快速发展，由于移动智能设备的可用性、灵活性??和价格优势，正成为ＡＲ的最有吸引力的目标。２０１８年８月“Ｍａｒｋｅｔａｎｄ?ｍａｒｋｅｔ”发布??的一份关于增强现实的研宄报告｜２７］，该研宄报告以２０１７年为基准，预测２０１８年至２０２３??年的ＡＲ市场的走向。２０１７年ＡＲ市场的价值为４２．１亿美元；２０１８年ＡＲ市场价值己??达到１１１．４亿美元，预计到２０２３年将达到６０５．５亿美元，在预测期内以４０．２９％的复合??年增长率增长。ＡＲ市场的主要驱动力主要来源于市场上不断增长的投资以及在零售、??医疗保健和教育等领域不断增长的需求。随着智能手机，平板电脑和其他移动智能设备??在ＡＲ游戏中的使用不断增多，到２０２３年，ＡＲ软件市场将领先整个ＡＲ市常亚太地??
过鼠标选定某个区域，进行旋转、缩放等操作。该类交互方??式简单，交互稳定，但需要硬件设备的支持，明显减弱了用户体验增强现实的沉浸感。??基于语音识别的交互是指用户通过语音识别来实现与系统交互的行为。随着语音技??术的发展，语音识别交互的使用频率越来越高，比如苹果公司的Ｓｉｒｉ和微软公司的??Ｃｏｒｔａｎａ都是利用语音识别来与系统进行交互的。该方法方便快捷，减少了手动操作环??节，能够节约时间、提高效率。??基于触控的交互是指用户通过设备触摸屏交互的方式，比如点击、拖动和滑动，如??图２．３所示。基于触控的交互方式又可以分为两类：（１）通过屏幕与位于真实物理世界??中的虚拟对象进行交互，如虚拟对象的放大、缩孝旋转等；（２）通过屏幕显示的静态??图形用户界面（ＧＵＩ）元素（如静态菜单或按钮）与现实世界对象屏幕进行交互，比如??王者荣耀里面控制英雄角色的静态按钮等。该方法交互稳定，较传统硬件交互更加人性??化，不需要外部设备的支持，多用于移动设备为终端的增强现实系统的交互。??图２．３基于触控的交互一虚拟元素的位置与描述??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｏｕｃｈ－ｂａｓｅｄ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ—ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ?ｏｆ?ｖｉｒｔｕａｌ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ??基于动作识别的交互是指用户使用特殊手势动作实现用户与计算机之间的交互。基??于动作识别的交互方式是目前人机交互领域的热点，比如微软公司的Ｈｏｌｏｌｅｎｓ允许用户??通过手势来与交互界面上的虚拟物体进行交互；Ｍａｇｉｃ?Ｌｅａｐ公司的Ｍａｇｉｃ?Ｌｅａｐ?Ｏｎｅ、??Ｍｅｔａ公司的Ｍｅｔａ２同样允许用户使用手势来与目标进行交互。动作识别交互方式符合??人
【参考文献】：
期刊论文
[1]增强现实中三维跟踪注册技术概述[J]. 韩玉仁,李铁军,杨冬. 计算机工程与应用. 2019(21)
[2]基于改进FAST检测的ORB特征匹配算法[J]. 袁小平,张毅,张侠,崔棋纹,闫泽宇. 科学技术与工程. 2019(21)
[3]基于Unity3D的多管火箭炮虚拟拆装系统设计[J]. 黄巍,韩旭东,朱彬峰. 机械工程师. 2019(06)
[4]基于尺度不变特征变换的车牌特征提取及BBF匹配方法（英文）[J]. 杨娟. 机床与液压. 2019(06)
[5]基于改进的加速鲁棒特征算法的工件定位方法[J]. 钟佩思,刘敬华,刘梅,倪伟. 科学技术与工程. 2019(05)
[6]模具虚拟拆装实训在模具教学中的应用[J]. 任建平. 装备制造技术. 2019(01)
[7]基于单应矩阵的手眼视觉系统简便标定方法[J]. 张航,王晓凯,张云鹏. 计算机工程. 2018(09)
[8]增强现实技术研究现状及发展趋势[J]. 王宇希,张凤军,刘越. 科技导报. 2018(10)
[9]机械基础虚拟实验系统的研究与开发[J]. 冯立艳,关铁成,何世伟,李宗岩. 实验室研究与探索. 2018(01)
[10]虚拟现实（VR）教育应用研究综述[J]. 黄奕宇. 中国教育信息化. 2018(01)
硕士论文
[1]初中化学教学中情境教学应用的实践研究[D]. 李辉.哈尔滨师范大学 2017
[2]增强现实中画面真实感虚实融合技术的研究与实现[D]. 罗运学.浙江工业大学 2017
[3]虚拟现实技术在船舶动力舱设备装配过程中的应用研究和实现[D]. 吴先哲.集美大学 2016
[4]基于Android平台的增强现实系统研究与应用[D]. 李洁.河北农业大学 2015
[5]船舶离心泵虚拟拆装及评估系统开发[D]. 陈波.集美大学 2009
本文编号：3545436
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｇａｉｎｅｒ对新兴技术的炒作周期，２（）１川２５１??Ｆｉｇ．?１」Ｇａｒｔｎｅ?
Ｃｔｏｕｄ＾＾ｙｎｍｅｆｓ．ｖｏ?Ｗｏ？＾＊ｐｏｃ？ｓ??Ｂ？ｏｔｅｃｈ?一?Ｃｕｉｎｒｅｃｉ?ｏｒ?ｊ￡??Ａｒｔｉｆｉｄａｌ?Ｔｓｓｕｅ??Ｉｎｎｏｙａｉｉｏｎ?ｉｒ＾ｔ?ＩｒｏｕＱｌｉ?ｏｆ?Ｓｌｏｐｓ?ｏｆ??Ｔｒｉｇｇｅｒ?ＥｘｐｍＭｉｏｍ?ＥｉｉＳ＾Ｕｍｍａｍ?ｆ??ｔｉｍｅ??Ｐｌａｔｅａｕ?ｗｉｌｌ?ｂｅ?ｒｅａｃｈｅｄ：??〇?ｌｅｓｓ?ｌｌｉｅｒ？?２?ｙｅｄｉ－ｓ?？?２?！〇?５?ｙｅｄ＾?？?：；?ｕ?Ａ?？?ｙ；？；ｕｓ?０?ｂ－??图１．２?Ｇａｒｔｎｅｒ对新兴技术的炒作周期，２０１９＿??Ｆｉｇ．?１．２?Ｇａｒｔｎｅｒ’ｓ?Ｈｙｐｅ?Ｃｙｃｌｅ?ｆｏｒ?ｅｍｅｒｇｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，?２０１９网．??ＡＲ的成功因素之一是移动设备的快速发展，由于移动智能设备的可用性、灵活性??和价格优势，正成为ＡＲ的最有吸引力的目标。２０１８年８月“Ｍａｒｋｅｔａｎｄ?ｍａｒｋｅｔ”发布??的一份关于增强现实的研宄报告｜２７］，该研宄报告以２０１７年为基准，预测２０１８年至２０２３??年的ＡＲ市场的走向。２０１７年ＡＲ市场的价值为４２．１亿美元；２０１８年ＡＲ市场价值己??达到１１１．４亿美元，预计到２０２３年将达到６０５．５亿美元，在预测期内以４０．２９％的复合??年增长率增长。ＡＲ市场的主要驱动力主要来源于市场上不断增长的投资以及在零售、??医疗保健和教育等领域不断增长的需求。随着智能手机，平板电脑和其他移动智能设备??在ＡＲ游戏中的使用不断增多，到２０２３年，ＡＲ软件市场将领先整个ＡＲ市常亚太地??
过鼠标选定某个区域，进行旋转、缩放等操作。该类交互方??式简单，交互稳定，但需要硬件设备的支持，明显减弱了用户体验增强现实的沉浸感。??基于语音识别的交互是指用户通过语音识别来实现与系统交互的行为。随着语音技??术的发展，语音识别交互的使用频率越来越高，比如苹果公司的Ｓｉｒｉ和微软公司的??Ｃｏｒｔａｎａ都是利用语音识别来与系统进行交互的。该方法方便快捷，减少了手动操作环??节，能够节约时间、提高效率。??基于触控的交互是指用户通过设备触摸屏交互的方式，比如点击、拖动和滑动，如??图２．３所示。基于触控的交互方式又可以分为两类：（１）通过屏幕与位于真实物理世界??中的虚拟对象进行交互，如虚拟对象的放大、缩孝旋转等；（２）通过屏幕显示的静态??图形用户界面（ＧＵＩ）元素（如静态菜单或按钮）与现实世界对象屏幕进行交互，比如??王者荣耀里面控制英雄角色的静态按钮等。该方法交互稳定，较传统硬件交互更加人性??化，不需要外部设备的支持，多用于移动设备为终端的增强现实系统的交互。??图２．３基于触控的交互一虚拟元素的位置与描述??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｏｕｃｈ－ｂａｓｅｄ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ—ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ?ｏｆ?ｖｉｒｔｕａｌ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ??基于动作识别的交互是指用户使用特殊手势动作实现用户与计算机之间的交互。基??于动作识别的交互方式是目前人机交互领域的热点，比如微软公司的Ｈｏｌｏｌｅｎｓ允许用户??通过手势来与交互界面上的虚拟物体进行交互；Ｍａｇｉｃ?Ｌｅａｐ公司的Ｍａｇｉｃ?Ｌｅａｐ?Ｏｎｅ、??Ｍｅｔａ公司的Ｍｅｔａ２同样允许用户使用手势来与目标进行交互。动作识别交互方式符合??人
【参考文献】：
期刊论文
[1]增强现实中三维跟踪注册技术概述[J]. 韩玉仁,李铁军,杨冬. 计算机工程与应用. 2019(21)
[2]基于改进FAST检测的ORB特征匹配算法[J]. 袁小平,张毅,张侠,崔棋纹,闫泽宇. 科学技术与工程. 2019(21)
[3]基于Unity3D的多管火箭炮虚拟拆装系统设计[J]. 黄巍,韩旭东,朱彬峰. 机械工程师. 2019(06)
[4]基于尺度不变特征变换的车牌特征提取及BBF匹配方法（英文）[J]. 杨娟. 机床与液压. 2019(06)
[5]基于改进的加速鲁棒特征算法的工件定位方法[J]. 钟佩思,刘敬华,刘梅,倪伟. 科学技术与工程. 2019(05)
[6]模具虚拟拆装实训在模具教学中的应用[J]. 任建平. 装备制造技术. 2019(01)
[7]基于单应矩阵的手眼视觉系统简便标定方法[J]. 张航,王晓凯,张云鹏. 计算机工程. 2018(09)
[8]增强现实技术研究现状及发展趋势[J]. 王宇希,张凤军,刘越. 科技导报. 2018(10)
[9]机械基础虚拟实验系统的研究与开发[J]. 冯立艳,关铁成,何世伟,李宗岩. 实验室研究与探索. 2018(01)
[10]虚拟现实（VR）教育应用研究综述[J]. 黄奕宇. 中国教育信息化. 2018(01)
硕士论文
[1]初中化学教学中情境教学应用的实践研究[D]. 李辉.哈尔滨师范大学 2017
[2]增强现实中画面真实感虚实融合技术的研究与实现[D]. 罗运学.浙江工业大学 2017
[3]虚拟现实技术在船舶动力舱设备装配过程中的应用研究和实现[D]. 吴先哲.集美大学 2016
[4]基于Android平台的增强现实系统研究与应用[D]. 李洁.河北农业大学 2015
[5]船舶离心泵虚拟拆装及评估系统开发[D]. 陈波.集美大学 2009
本文编号：3545436
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