收藏本站
《中国科学技术大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于增强现实的协同式装配系统研究

王余涛  
【摘要】: 增强现实是从虚拟现实发展出来的一门新兴的技术,能够将虚拟信息,包括图形、声音等叠加到真实场景中去,以达到对现实的信息进行增强的目的。增强现实以其虚实结合的特点在医疗、制造业、军事、教育、娱乐等诸多领域得到越来越多的应用。 在制造业中,装配技术旨在采用快速,可靠,低成本的装配方法来提高产品设计质量,缩短产品开发周期,节约成本。传统的原型装配方法就是制造出零件的原型。零件原型虽然能够给操作者提供真实的装配操作体验,但零件原型的开发成本非常高,如果发现产品设计不足,无法在零件原型上直接修改,必须重新制造原型来改进,反复这个过程直到得到满意的产品设计。这种开发方式导致产品设计周期长,成本高。随着计算机辅助设计技术的发展,装配操作变得越来越自动化,虚拟装配极大地推动了装配技术的进步。虚拟装配技术采用计算机生成的虚拟三维零件模型来代替零件原型,不需要加工出样品原型,可以大幅度降低生产成本,而且零件的改进只需要修改对应的虚拟模型,大大缩短了设计时间。然而虚拟装配也有其不足之处,就是其将设计人员完全浸入在虚拟的环境中,没有任何真实装配空间的信息,导致操作环境真实感不足,操作不够直观高效。如果将增强现实技术应用到装配设计中,就可以利用增强现实的虚实结合的特点,将真实的装配空间和虚拟的零件模型操作结合到一起,使装配环境更加真实,交互方式更加自然,装配操作更加直观高效,装配效果更加可靠。 本文提出了一个基于增强现实的协同式装配系统的框架结构并详细阐述了系统中注册跟踪、遮挡处理、碰撞检测、人机交互、运动仿真等几个关键模块的设计和实现方法。系统包含了增强现实和装配设计上的诸多关键技术:为支持多用户协同设计,系统采用C/S体系结构;遮挡处理是用于计算虚拟模型和真实物体正确的遮挡关系;碰撞检测用来判断零件之间是否发生碰撞,进而判断零件之间的约束关系和辅助交互工具与零件的交互过程;在人机交互设计上,系统不是采用传统的二维鼠标和菜单,而是设计了一系列针对增强现实装配操作的交互工具,用以模拟真实环境下的三维交互。这些交互工具是虚拟面板、虚拟笔和虚拟手套。本文还提出了一个全新的基于增强现实的装配体运动仿真方法,探讨了虚拟零件与真实零件相互驱动的可能性。当产品零件装配完毕后,系统可以根据装配体零件的约束关系和装配特征,计算运动过程中零件的运动方位信息,实现运动仿真,用来辅助设计人员验证装配体安装可行性,发现产品设计的缺陷和衡量产品的性能。根据系统的框架结构和技术细节,本文开发了一个原型系统并通过实例给出了各技术模块的实现结果,验证了系统的可行性。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG95

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 辛静;基于增强现实的机械臂运动碰撞检测算法研究[D];北京邮电大学;2011年
2 帅朝春;增强现实环境下车间布局设计的注册与协同交互研究[D];广东工业大学;2012年
3 郝庆均;面向车间布局的多用户协同式平台设计[D];广东工业大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王涌天;郑伟;刘越;常军;黄天智;王立峰;苗春;;基于增强现实技术的圆明园现场数字重建[J];科技导报;2006年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 师国伟;王涌天;刘越;郑伟;;增强现实技术在文化遗产数字化保护中的应用[J];系统仿真学报;2009年07期
2 戴琨;;浸入式虚拟文化学习环境中基于元认知的跨文化交际能力培养[J];西安建筑科技大学学报(社会科学版);2012年04期
3 戴琨;;基于新闻学理论的陕西电视节目主持人培养探新[J];新闻知识;2012年11期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 徐迟;增强现实中的三维物体注册方法及其应用研究[D];华中科技大学;2011年
2 朱杰杰;增强现实中多视图几何问题的研究[D];浙江大学;2007年
3 马志艳;面向数控加工仿真的增强现实关键技术研究[D];华中科技大学;2007年
4 赵新灿;增强现实维修诱导系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
5 李旭东;基于特征点的增强现实三维注册算法研究[D];天津大学;2009年
6 彭涛;面向舱体内结构的智能装配技术与应用研究[D];华中科技大学;2009年
7 陈明;增强现实虚实交互的若干关键问题研究[D];上海大学;2010年
8 潘绍松;面向过程的维修诱导关键技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张晓波;基于增强现实技术的三维场景展现[D];北京邮电大学;2011年
2 朱孔春;增强现实中基于视觉的三维注册技术研究[D];沈阳航空航天大学;2011年
3 曹达;手持设备上的增强现实技术研究[D];上海交通大学;2007年
4 蒋宾;基于增强现实的虚拟会议系统研究[D];华中科技大学;2006年
5 褥铜;人手捕捉虚拟物体交互技术研究[D];广东工业大学;2008年
6 唐小成;增强现实系统中的三维用户界面设计与实现[D];电子科技大学;2008年
7 吕国梁;ARGIS可视化关键技术研究[D];中南大学;2009年
8 李江;基于ARToolKit的增强现实技术在恐龙博物馆中的应用研究[D];西南交通大学;2010年
9 王贞东;增强现实中虚实融合光照一致性研究[D];苏州大学;2010年
10 郭明明;地下矿山开采工程虚拟现实仿真与应用研究[D];中南大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沈春龙,吉根林,张友良;面向多用户的三维虚拟车间场景共享技术研究[J];兵工学报;2002年02期
2 黄业桃;翁冬冬;臧晓军;刘越;王涌天;;基于投影红外标志点的室内大范围增强现实跟踪方法[J];北京理工大学学报;2010年11期
3 黄炜;;基于Virtools的工厂虚拟漫游系统的设计与实现[J];电脑知识与技术;2011年03期
4 周尔民;陈科楼;;基于SLP的钢铁厂总体布局设计[J];工业工程;2011年03期
5 束搏;邱显杰;王兆其;;基于图像的几何建模技术综述[J];计算机研究与发展;2010年03期
6 倪剑;闫达远;周雅;刘伟;高宇;;增强现实系统中的深度检测技术研究[J];计算机应用;2006年01期
7 申闫春;朱幼虹;曹莉;温转萍;;基于OSG的三维仿真平台的设计与实现[J];计算机仿真;2007年06期
8 李玉;王涌天;刘越;;Fiducial Marker Based on Projective Invariant for Augmented Reality[J];Journal of Computer Science & Technology;2007年06期
9 刘莉;;增强现实中基于轮廓深度恢复的虚实遮挡方法研究[J];计算机应用与软件;2011年01期
10 陈诚;孙妮芳;杨志强;;基于凸分解与OBB层次结构的碰撞检测方法[J];计算机技术与发展;2007年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 胡广华;制造车间布局优化方法研究与系统实现[D];华中科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李亮;基于BS构架的公路隧道施工监测管理分析系统的开发研究[D];长沙理工大学;2010年
2 范志斌;基于图像局部不变性特征的机器人目标识别与定位[D];北京交通大学;2011年
3 陈奎;虚拟工厂规划仿真系统的研究与实现[D];杭州电子科技大学;2009年
4 项天远;可扩展的实时多投影增强现实平台[D];上海交通大学;2011年
5 韩健;基于Web的模具异地协同设计技术研究[D];郑州大学;2002年
6 齐洪方;基于网络的协同设计系统中的应用共享技术研究[D];武汉理工大学;2006年
7 郝理想;基于虚拟仿真的生产车间布局设计方法研究[D];合肥工业大学;2006年
8 李丹;网络化制造环境下协同项目计划与控制系统[D];哈尔滨理工大学;2007年
9 郑雅敏;基于E-Factory仿真软件的减速箱制造车间的规划设计[D];上海海事大学;2007年
10 高建武;多用户协同虚拟装配建模与数模处理技术研究[D];上海交通大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 黄磊,林祖伦,董戴,马亚林,赵秋玲;新型彩色LCOS头盔微显示器光学系统[J];电子器件;2005年03期
2 周雅,闫达远;增强现实系统显示技术探讨[J];计算机工程与应用;2003年15期
3 王涌天,刘越,胡晓明;户外增强现实系统关键技术及其应用的研究[J];系统仿真学报;2003年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗亚波;陈定方;;增强现实系统建模方法研究[J];武汉科技学院学报;2005年12期
2 张金玲;贾庆轩;孙汉旭;刘亚辉;;并行分布式增强现实场景仿真系统的构建[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年01期
3 丁海洋;;基于计算机视觉的增强现实演示系统[J];北京印刷学院学报;2009年04期
4 路原;;数字服饰现人间[J];科学之友;2001年09期
5 Geoff Boucher;文志君;;美泰牵手阿凡达 高科技玩具重现神奇世界[J];中外玩具制造;2010年02期
6 ;日开发出新型增强现实功能智能眼镜[J];硅酸盐通报;2010年05期
7 华力,孙文,夏文生,王世刚;PCB机器人装配系统的优化调度[J];齐齐哈尔大学学报;2003年03期
8 谢旧我;;时尚的极致:将数字穿戴起来[J];科学之友;2001年06期
9 ;信息传真[J];中国石油石化;2002年09期
10 ;定位精确的快速线性装配系统[J];现代制造;1997年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王鹏;王涛;丁大勇;张益民;毕文元;包英泽;;基于增强现实技术的三维导航[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年
2 张旭光;阎镇;;面向遥科学实验的增强现实应用研究[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
3 刘宁;赵越;;虚拟现实与增强现实技术在现代军事中的应用与前景展望[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年
4 刘越;王涌天;闫达远;;增强现实系统显示技术研究[A];第三届全国数字成像技术及相关材料发展与应用学术研讨会论文摘要集[C];2004年
5 顾光珍;杨健;周雅;刘越;王涌天;;光学透视式增强现实系统的标定技术研究[A];第三届全国数字成像技术及相关材料发展与应用学术研讨会论文摘要集[C];2004年
6 谢晓方;乔勇军;;基于增强现实技术的翻译系统建模技术研究[A];第五届全国仿真器学术会论文集[C];2004年
7 王坚;;虚拟现实和增强现实的人机交互技术[A];计算机技术在工程建设中的应用——第十二届全国工程建设计算机应用学术会议演讲辑录[C];2004年
8 王红;周雅;高宇;闫达远;;光学透视式增强现实系统虚实亮度匹配研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
9 李丹;黄有群;;增强现实交互技术的研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
10 樊明武;余调琴;熊永前;陈德智;熊健;秦斌;;增强现实的低能回旋加速器虚拟样机技术[A];粒子加速器学会第七届全国会员代表大会暨学术报告会文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 中国移动研究院业务研究所 陈志刚;“增强现实”适宜后向收费[N];通信产业报;2010年
2 本报记者 逄丹;“增强现实”用虚拟美化现实[N];通信产业报;2010年
3 陈志鸿;荷兰邮票使用“增强现实”技术展现“托塔”情景[N];中国集邮报;2011年
4 ;AR:更深刻的现实[N];中国高新技术产业导报;2002年
5 ;移动增强现实:是炒作还是下一件大事?[N];网络世界;2010年
6 时报记者 张维维;视联网,一切只需用眼睛去看![N];滨海时报;2010年
7 本报记者 邹大斌;增强现实:互联网应用的新热点[N];计算机世界;2011年
8 多伦多大学工业工程系博士 侯明;在想象与现实之间[N];科技日报;2002年
9 特约作者 苏驰;真亦假时假亦真[N];电脑报;2010年
10 荆晶;手机带你穿越时空,如梦如幻回到从前[N];新华每日电讯;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐迟;增强现实中的三维物体注册方法及其应用研究[D];华中科技大学;2011年
2 董子龙;面向增强现实的实时三维跟踪[D];浙江大学;2010年
3 孙超;增强现实环境下基于手势的自然交互[D];浙江大学;2010年
4 田元;增强现实中的虚实遮挡处理方法研究[D];华中科技大学;2010年
5 孙其民;计算机图形学中逆向绘制技术的研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2002年
6 熊友军;基于增强现实的遥操作关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
7 胡晓明;用于增强现实的姿态测量系统及其校正技术研究[D];北京理工大学;2006年
8 李旭东;基于特征点的增强现实三维注册算法研究[D];天津大学;2009年
9 赵新灿;增强现实维修诱导系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
10 马志艳;面向数控加工仿真的增强现实关键技术研究[D];华中科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王余涛;基于增强现实的协同式装配系统研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 张利峰;汽车内饰人机功效评估增强现实系统关键技术研究[D];上海交通大学;2010年
3 王洪兵;增强现实环境下基于视觉的高精度目标跟踪技术研究[D];电子科技大学;2010年
4 王剑钢;基于增强现实的地理信息指引系统[D];西安电子科技大学;2011年
5 项天远;可扩展的实时多投影增强现实平台[D];上海交通大学;2011年
6 高净业;增强现实人机交互系统的研究[D];杭州电子科技大学;2011年
7 于洋;增强现实机械装配环境中装配过程的研究[D];北京邮电大学;2010年
8 马玉可;一种微惯性跟踪器的设计及其在增强现实中的应用[D];电子科技大学;2010年
9 李可歆;手持设备上基于增强现实的虚实交互技术的研究与应用[D];青岛大学;2010年
10 任超宏;面向增强现实头盔显示器开发与立体显示技术研究[D];广东工业大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026