增強現(xiàn)實環(huán)境下汽車發(fā)動機裝配訓練系統(tǒng)研究.pdf

1、傳統(tǒng)汽車發(fā)動機裝配訓練耗費大量的財力和物力。而虛擬汽車發(fā)動機裝配雖然能夠解決傳統(tǒng)汽車發(fā)動機裝配訓練所存在的問題，但它由于完全脫離真實場景，使用戶因喪失了對現(xiàn)實場景的感知而降低裝配過程中的沉浸感與真實感。為此，本文嘗試在增強現(xiàn)實環(huán)境下實現(xiàn)對汽車發(fā)動機裝配過程的仿真與訓練，以彌補虛擬汽車發(fā)動機裝配中的上述問題。為了適應增強現(xiàn)實環(huán)境下的交互需求，本文提出一種基于深度體感設備Kinect的手勢交互模型來實現(xiàn)裝配交互操作。相對于以往將用戶和計算機

2、孤立成兩個實體的鼠標鍵盤交互方式，這種交互方式使用戶自身成為交互載體的一部分，極大地提高了用戶體驗。具體研究內(nèi)容包括以下四個方面:
　　第一，分析了汽車發(fā)動機結構組成并對其進行三維建模。不同的汽車發(fā)動機具有不同的零部件，種類繁多且數(shù)量龐大。但其核心的裝配部件主要是由曲柄連桿機構、配氣機構、燃料供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)組成。根據(jù)分析結果，對整個發(fā)動機的重要部件進行幾何建模與優(yōu)化，并對三維模型的層次結構進行了分

3、析與定義。最后，根據(jù)實際的裝配過程并結合本系統(tǒng)的特點對裝配工序進行劃分，形成具體的拆裝過程。
　　第二，交互模型的設計。根據(jù)增強現(xiàn)實環(huán)境下汽車發(fā)動機裝配交互的特點和本系統(tǒng)功能需求的分析，并結合深度體感設備Kinect優(yōu)勢，設計了一套基于Kinect人體骨骼追蹤的交互手勢。為了將虛擬零部件添加到虛實融合的增強現(xiàn)實環(huán)境中，本文設計了模型庫虛擬面板。此外，為了讓用戶與虛擬模型的交互更為自然與直觀，在增強現(xiàn)實環(huán)境下還設計了虛擬手替代真實手

4、與虛擬物體進行交互。最后，詳細介紹了各個手勢動作的實現(xiàn)流程及其具體功能。
　　第三，交互模型的具體實現(xiàn)。分析了真實手與虛擬手的運動映射，并實現(xiàn)了虛擬手對虛擬模型的射線選取。交互模型中最主要的部分是對手勢識別的實現(xiàn)。首先，要通過Kinect獲取人體的深度圖像，并從中提取人的骨骼信息。然后，根據(jù)骨骼節(jié)點空間位置變化信息定義所要識別的手勢，最終以此來實現(xiàn)對裝配交互手勢的識別。
　　第四，構建一個完整的增強現(xiàn)實環(huán)境下汽車發(fā)動機裝配訓