[發明專利]基于頭戴顯示器的船舶輔機拆裝系統及拆裝方法

有效

• 申請號: 201710301609.6
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN107168531B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 孫俊;張波;商蕾;徐弘基;趙偉昌
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/0481;G09B9/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰;劉琳

本發明公開了一種基于頭戴顯示器的船舶輔機拆裝系統及拆裝方法，該系統本包括頭戴顯示器、控制器、三維設備模型庫、UI控制模塊、實操訓練模塊、邏輯控制模塊、設備數據文檔、拆裝演示模塊、結構說明模塊。本發明根據船舶輔機設備操作手冊和現場操作規程進行設備之間的邏輯腳本的編寫，使真實的操作過程在場景中重現。同時通過虛擬現實硬件設備——頭戴顯示器及手持控制器提供的接口進行通訊并得到反饋，使操作者通過頭戴式顯示器全景體驗拆裝場景，拆裝的交互過程將由操作者通過手持控制器來實現，控制器上多種類型按鍵能給操作者提供豐富的交互體驗，操作者的肢體動作會被頭戴顯示器的定位系統實時捕捉，獲得沉浸體驗感。

技術領域

本發明涉及虛擬現實應用技術領域，具體地指一種基于頭戴顯示器的船舶輔機拆裝系統及拆裝方法。

背景技術

船舶輔機拆裝，是作為《中華人民共和國海船船員適任考試和發證規則》中的海船船員必考科目，也是輪機工程專業學生的必修課程。船舶輔機拆裝需要專門的設備進行教學，這些設備結構復雜，造價昂貴，在學員數量較大的情況下，單臺設備在同一時間只能由極少部分學員進行操作，教學效率低。

虛擬現實是利用計算機模擬一個三維空間的虛擬環境，并通過輸出設備提供包括聽覺，視覺，觸覺等多感官信號，讓操作者獲得“身臨其境”的體驗感。現有的利用虛擬現實技術開發的船舶輔機拆裝系統的運行終端為平面顯示器，操作者通過鼠標與鍵盤進行交互操作，無法提供給操作者一個沉浸式的交互場景，真實感不強，教學效果差。

發明內容

本發明的目的是針對基于平面顯示器的船舶輔機拆裝系統真實感不強，教學效果差的問題，提出一種基于頭戴顯示器的船舶輔機拆裝系統及拆裝方法，將虛擬現實技術(Virtual Reality，簡稱VR)用于船舶輔機拆裝培訓教學中，以期提升學員的動手能力，改善教學效果。

為實現上述目的，本發明所設計的基于頭戴顯示器的船舶輔機拆裝系統，其特殊之處在于，所述船舶輔機拆裝系統包括：

頭戴顯示器：用于顯示船舶輔機中設備、工具的三維模型，采集操作者的位置信息；

控制器：用于采集操作者的控制指令；

三維設備模型庫：用于存儲船舶輔機中每一個設備的三維模型、每一種工具的三維模型、每一個設備中零件與零件之間的裝配關系、每一個設備的拆裝動畫演示；

UI控制模塊：用于根據所述控制器采集的控制指令加載對應的設備、工具與功能模塊；

實操訓練模塊：為功能模塊，用于根據所述UI控制模塊加載的設備按照船舶輔機拆裝邏輯調用邏輯控制腳本)中的拆裝邏輯函數，并根據頭戴顯示器采集的操作者位置信息、控制器采集的控制指令，對所述調用的拆裝邏輯函數進行邏輯判斷；

邏輯控制模塊：用于存儲每一個設備的拆裝邏輯函數；

設備數據文檔：用于設備說明的存儲文本信息。

進一步地，所述船舶輔機拆裝系統的功能模塊還包括拆裝演示模塊，用于根據所述UI控制模塊加載的設備調用所述三維設備模型庫中存儲的設備模型拆裝動畫演示。

更進一步地，所述船舶輔機拆裝系統的功能模塊還包括結構說明模塊，用于根據所述UI控制模塊加載的設備調用所述設備數據文檔中存儲的設備說明的文本信息。

更進一步地，所述邏輯控制模塊中拆裝邏輯函數包括控制器輸入檢測函數、拆裝范圍檢測函數、拆裝工具檢測函數、當前零件約束函數、拆裝動作函數、更新零件約束狀態函數。

一種利用上述基于頭戴顯示器的船舶輔機拆裝系統的拆裝方法，其特殊之處在于，包括如下步驟：