增強(qiáng)現(xiàn)實環(huán)境下車間布局設(shè)計的注冊與協(xié)同交互研究.pdf

1、傳統(tǒng)車間布局輔助設(shè)計的研究主要是從定量的指標(biāo)上對生成車間進(jìn)行最優(yōu)求解，如設(shè)備或單元之間的材料流、工件流以及空間利用率等問題上進(jìn)行最優(yōu)求解。本文立足于定性分析的角度在傳統(tǒng)車間布局輔助設(shè)計的基礎(chǔ)上引入增強(qiáng)現(xiàn)實(Augmented Reality，AR)技術(shù)，針對在增強(qiáng)現(xiàn)實環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同式車間布局系統(tǒng)的特點，著重對混合環(huán)境下的注冊技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)同三個關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行研究，以望能突破目前車間布局系統(tǒng)難以進(jìn)行定性分析的瓶頸。本文主

2、要的研究內(nèi)容及相應(yīng)的研究方法有以下幾個方面：
　　 首先根據(jù)增強(qiáng)現(xiàn)實環(huán)境下車間布局系統(tǒng)布局范圍的特點，選定相應(yīng)注冊算法，該算法既要保證注冊的精度又要滿足注冊范圍的要求?；谝陨系氖聦嵄疚膶⒒谝曈X注冊與電磁跟蹤的注冊結(jié)合在一起組成了一種混合注冊算法。在推導(dǎo)混合注冊算法的過程中本文做了兩個假設(shè)：一是磁跟蹤設(shè)備不受周邊環(huán)境的影響；二是發(fā)射器和標(biāo)志物的坐標(biāo)系完全重合。為了解決假設(shè)導(dǎo)致注冊精度下降的問題，本文提出了自適應(yīng)區(qū)域基準(zhǔn)法來控制

3、誤差使其滿足增強(qiáng)現(xiàn)實環(huán)境下車間布局設(shè)計系統(tǒng)的要求。
　　 其次本文設(shè)計了一種在增強(qiáng)現(xiàn)實環(huán)境下能被計算機(jī)視覺所識別的標(biāo)志工具一魔法棒。這種魔法棒的正反兩面都帶有能被計算機(jī)所識別的不同標(biāo)志物等特點，本文充分地利用這一特點來定義并實現(xiàn)了車間布局操作過程中所用到的四種語義模型(選定、平移、旋轉(zhuǎn)、刪除)。此外，為了讓魔法棒與虛擬模型之間能夠正確顯示它們之間遮擋關(guān)系，采用虛擬替身的方法并貼合到真實的魔法棒中把虛實遮擋問題轉(zhuǎn)化為虛擬物體之間的

4、遮擋問題。
　　 協(xié)同設(shè)計被譽(yù)為是一種“以人為本”的設(shè)計方法，本文將這種思想引入車間布局系統(tǒng)中。首先為多用戶協(xié)同通信設(shè)計了格式統(tǒng)一的通信命令，利用資源鎖的方法解決了多用戶對同一虛擬模型競爭所產(chǎn)生的沖突問題。通過實驗測試并著重解決協(xié)同通信過程中所遇到的網(wǎng)絡(luò)異常(丟包、斷網(wǎng)、延時等)問題。
　　 最后，本文建立了一個基于增強(qiáng)現(xiàn)實硬件和軟件系統(tǒng)平臺，并通過運行實例驗證了本文所提出的注冊算法、交互方式和協(xié)同通信理論在車間布局系統(tǒng)