一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法
2023-10-29 06:54:17 3
一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法
【專利摘要】一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，它有七大步驟：一、啟動裝配系統中的設備，完成相關準備工作；二、完成VR設備的初始化過程；三、在主控機上啟動三維軟體，完成軟體初始化；四、使用VR設備操作虛擬人模型進行飛機管路零件抓取、釋放動作，如果執行操作不成功，重複步驟三；五、若操作成功，則通過觀察投影大屏幕中的各視角，操作VR設備實現虛擬裝配中對零件的抓取、釋放操作，完成虛擬裝配仿真任務；六、若有其他任務，則需將相應VR設備與虛擬人模型建立關聯後，繼續執行相關操作；七、完成所有裝配仿真任務後，斷開VR設備與虛擬人模型的關聯以及計算機主控機和受控機的通訊，退出三維仿真軟體，結束裝配仿真任務。
【專利說明】一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，涉及到虛擬實境與虛擬裝配，是在計算機系統中三維渲染環境下的，基於人體動作捕捉的實時飛機管路裝配仿真方法。屬於計算機輔助設計製造和計算機集群網絡通訊【技術領域】。
【背景技術】
[0002]裝配是產品製造全生命周期中最重要的，耗費大量時間和精力的關鍵環節，也是產品獲得整體性能的最後環節，多年來一直受到製造【技術領域】的重視。傳統的裝配工藝設計主要靠有經驗的工藝人員手工完成，目前，國內的航空、航天、船舶等生產部門，手工編排方法佔絕大多數。
[0003]儘管如此，傳統的手工裝配工藝方法存在優化程度低、設計效率低、一致性差、設計難度大等各方面不足，造成這些不足的原因有很多，如裝配工藝工作量大、裝配周期長、工藝涉及面廣、工作難度大等等，需要經驗豐富的裝配工藝人員經過長時間的經驗積累才能勝任。
[0004]為解決傳統裝配工藝存在的問題，虛擬裝配技術進入我們的視野。虛擬裝配(Virtual Assembly)是隨著虛擬實境技術的逐步成熟而提出的，虛擬實境(VirtualReality)因為具有沉浸性、實時性和交互性等特點，所以一經提出便在製造業中得到廣泛應用。裝配是虛擬實境最能發揮優勢的領域，因為裝配的複雜性高，人參與的工作量大，裝配操作隨意性強，裝配規劃及評價最需要人的智能參與。虛擬實境為用戶裝配提供一個良好的仿真環境，它可以準確地反映實際操作中的各種因素，分析裝配時間和成本。
[0005]飛機管路的真實模型相對於一般的零件模型，擁有更加複雜的幾何屬性和拓撲關係。在本發明中，我們只重點關注飛機管路模型的幾何屬性和拓撲關係，而不關注管路模型的自身性質。管路模型零件的幾何屬性包括，管路的長度、管路的外徑及內徑、軸孔配合處的尺寸處理、轉彎處半徑、轉彎處角度，以及管路零件在空間中所處的位置、所佔有的體積空間、在空間中的裝配運動路徑的合理性等。其拓撲關系所指的是，管路模型在裝配系統中所處的節點位置，與該模型相關的連接器及前後零件，即其父節點和子節點的相關信息，例如不需人為設定尺寸的標準件(泵、閥門、螺母)，我們只關注哪些零件具有與其相連的相互關係。所謂的自身性質指的是管路的密度、膨脹係數，或是當管路內有液體或氣體流動狀態下的特性或反應等，諸如此類的技術屬性。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，以解決現有的傳統手工裝配中的工作效率低、返工量大、優化程度低等問題，運用虛擬裝配的方法，提高生產效率，縮短裝配周期。
[0007]本發明涉及一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，包括如下步驟:[0008]步驟一:啟動裝配系統中的設備，包括運行三維軟體的計算機主控機、接收虛擬實境硬體設備(以下簡稱VR設備)數據並將其發送給計算機網絡集群的受控機、接入通訊正常的各種所需VR設備，以及顯示裝配仿真效果的相關投影顯示系統。將VR設備接入虛擬裝配仿真系統中，同時確認VR設備與筆記本電腦，以及計算機網絡集群中的主控機和受控機數據通訊正常，完成相關準備工作；
[0009]步驟二:用戶移動VR設備置於適當的位置，為完成裝配仿真動作，同時也為保證無線保真網絡(以下簡稱無線WIFI網絡)通訊的暢通，通常需要相對開闊的空間環境；啟動VR設備，在筆記本電腦中打開VR設備的校正軟體(通常為該設備官方提供的輔助軟體)，用戶操作VR設備，進行姿態位置校正，完成VR設備的初始化過程；
[0010]步驟三:在計算機主控機上，啟動三維軟體，完成軟體初始化過程，三維軟體中導入虛擬人模型對象，設置虛擬人屬性。創建仿真環境，設置仿真屬性，啟動三維軟體虛擬裝配仿真。用戶操作VR設備，通過投影顯示屏幕觀察，將VR設備與仿真環境中的虛擬人模型進行關聯，使得VR設備可以控制虛擬人模型在環境中的運動，進行裝配仿真操作。
[0011]步驟四:在裝配仿真過程中，用戶使用VR設備在仿真環境中操作虛擬人模型進行飛機管路零件抓取、釋放等動作，如果執行操作不成功，則需判斷是否成功導入虛擬人模型，成功將虛擬人模型導入並與VR設備相關聯之後，重複步驟三，重新執行裝配仿真相關操作。
[0012]步驟五:若操作成功，則用戶按照預定方案，通過觀察投影大屏幕中的第一視角或第三視角，操作VR設備實現虛擬裝配中對飛機管路零件的抓取、釋放等操作，在仿真環境中完成虛擬裝配仿真任務。
[0013]步驟六:完成當前裝配動作後，若還有其他抓取、釋放動作的任務，如其他管路零件需要執行操作，或還需使用其他VR設備繼續進行仿真，則需將相應VR設備與虛擬人模型建立關聯後，繼續執行虛擬裝配仿真系統的相關操作，重複步驟四和步驟五。
[0014]步驟七:完成所有裝配仿真任務，用戶手動操作終止虛擬裝配仿真，斷開VR設備與虛擬人模型的關聯，斷開VR設備與筆記本電腦，以及計算機主控機和受控機的通訊，退出三維仿真軟體，結束裝配仿真任務。
[0015]其中，在步驟一中所述的「三維軟體」，是指目前主流的虛擬建模裝配軟體，由法國達索公司開發的CATIA/DELMIA，用於支持虛擬裝配仿真中所需的三維環境，以及零件建模
等方面。
[0016]其中，在步驟一中所述的「計算機主控機和受控機」，均為普通的PC計算機或筆記本電腦，同時為實現計算機主控機與受控機、筆記本電腦與VR設備之間的數據傳輸，需要通過網絡連接線和無線WIFI網絡進行通訊。
[0017]其中，在步驟一中所述的「虛擬實境硬體設備」，是指目前沉浸式裝配仿真中常用的數據衣、數據頭盔、虛擬手套等，他們分別以各自不同的方式，將他們所檢測到的位置/角度數據傳輸給計算機，實現位置與姿態的實時提取。
[0018]其中，在步驟一中所述的「相關投影顯示系統」，是指通過計算機集群網絡、投影儀、環幕等設備建立的一套多通道投影顯示系統，已另外申請專利。
[0019]其中，在步驟一中所述的「虛擬裝配仿真系統」，是指為實現虛擬裝配仿真，而自行搭建的一套軟體系統，在DELMIA建立的實時環境中，通過VR設備完成虛擬裝配的工作任務。
[0020]其中，在步驟二中所述的「用戶操作VR設備，進行姿態位置校正，完成VR設備的初始化過程」，通常是指，啟動VR設備後，在官方提供的校正軟體中，操作VR設備完成軟體預先設置的規定動作，如VR設備提供的數據達到軟體系統的精度要求，則完成姿態位置校正過程，進而完成VR設備的初始化。
[0021]其中，在步驟三中所述的「虛擬人模型」，是指DELMIA軟體中通過人機工程平臺建立的虛擬人模型，同時也可以將該模型的數據提取解析，用於其它的裝配仿真任務。
[0022]其中，在步驟三中所述的「創建仿真環境，設置仿真屬性，啟動三維軟體虛擬裝配仿真」，均為在三維軟體中實現的操作，不同的三維軟體操作大致相同。如在三維軟體DELIMIA中，實現新建項目、導入環境模型、配置屬性、啟動仿真的操作等。
[0023]其中，在步驟四中所述的「將虛擬人模型導入並與VR設備相關聯」，是指根據VR設備官方提供的通訊協議和方式，實現在仿真環境中虛擬人模型和VR設備之間的相互通訊。
[0024]其中，在步驟五中所述的「投影屏幕」，是指平面幕或環幕均可。
[0025]其中，在步驟七中所述的「裝配仿真任務」，是指用戶在使用三維軟體進行虛擬裝配仿真過程中，自己設計的一系列裝配動作等工作任務。
[0026]本發明是一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，其優點及功效在於:在計算機主控機上使用三維建模軟體，通過VR設備對虛擬人模型進行實時動作控制，進行虛擬裝配仿真工作，以解決現有的傳統手工裝配中的工作效率低、返工量大、優化程度低等問題，運用虛擬裝配的方法，提高生產效率，縮短裝配周期。利用在投影屏幕上顯示裝配環境的方式，增強了仿真工作的沉浸性和真實性，通過分屏幕分別顯示第一視角和第三視角環境的技術，使得操作人員和其他使用者都能在更真實的環境中工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明所提出的基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法的系統組成示意圖。
[0028]圖2是本發明所提出的基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法的系統操作流程圖。
[0029]圖1中具體標號如下:
[0030]1、2計算機集群網絡中的受控機(圖中只畫出了兩臺，隨通道數增加)
[0031]3用於與VR設備進行數據通訊的筆記本電腦
[0032]4主控機
[0033]5、6投影儀(圖中只畫出了兩臺，隨通道數增加，如需支持立體模式，則數量加倍)
[0034]7無線路由器
[0035]8投影大屏幕
[0036]9用於採集數據的VR設備
[0037]10用戶，即使用VR設備的操作人員
[0038]11無線WIFI網絡
[0039]12、13、14、15 連接線。【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖，對本發明的技術方案做進一步的說明。
[0041]見圖2，本發明涉及一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，包括如下步驟:
[0042]步驟一:啟動裝配系統中的設備，包括運行三維軟體的計算機主控機4、接收VR設備9數據並將其發送給計算機網絡集群的受控機1、2、接入通訊正常的各種所需VR設備9，以及顯示裝配仿真效果的相關投影顯示系統。將VR設備9接入虛擬裝配仿真系統中，同時確認VR設備9與筆記本電腦3，以及計算機網絡集群中的主控機4和受控機1、2數據通訊正常，完成相關準備工作；
[0043]步驟二:用戶10移動VR設備9置於適當的位置，為完成裝配仿真動作，同時也為保證無線WIFI網絡11通訊的暢通，通常需要相對開闊的空間環境；啟動VR設備9，在筆記本電腦3中打開VR設備9的校正軟體(通常為該設備官方提供的輔助軟體)，用戶10操作VR設備9，進行姿態位置校正，完成VR設備9的初始化過程；
[0044]步驟三:在計算機主控機4上，啟動三維軟體，完成軟體初始化過程，三維軟體中導入虛擬人模型對象，設置虛擬人屬性。創建仿真環境，設置仿真屬性，啟動三維軟體虛擬裝配仿真。用戶10操作VR設備9，通過投影顯示屏幕觀察，將VR設備9與仿真環境中的虛擬人模型進行關聯，使得VR設備9可以控制虛擬人模型在環境中的運動，進行裝配仿真操作。
[0045]步驟四:在裝配仿真過程中，用戶10使用VR設備9在仿真環境中操作虛擬人模型進行飛機管路零件抓取、釋放等動作，如果執行操作不成功，則需判斷是否成功導入虛擬人模型，成功將虛擬人模型導入並與VR設備9相關聯之後，重複步驟三，重新執行裝配仿真相關操作。
[0046]步驟五:若操作成功，則用戶10按照預定方案，通過觀察投影大屏幕8中的第一視角或第三視角，操作VR設備9實現虛擬裝配中對飛機管路零件的抓取、釋放等操作，在仿真環境中完成虛擬裝配仿真任務。
[0047]步驟六:完成當前裝配動作後，若還有其他抓取、釋放動作的任務，如其他管路零件需要執行操作，或還需使用其他VR設9備繼續進行仿真，則需將相應VR設備9與虛擬人模型建立關聯後，繼續執行虛擬裝配仿真系統的相關操作，重複步驟四和步驟五。
[0048]步驟七:完成所有裝配仿真任務，用戶10手動操作終止虛擬裝配仿真，斷開VR設備9與虛擬人模型的關聯，斷開VR設備9與筆記本電腦3，以及計算機主控機4和受控機
1、2的通訊，退出三維仿真軟體，結束裝配仿真任務。
[0049]其中，在步驟一中所述的「三維軟體」，是指目前主流的虛擬建模裝配軟體，由法國達索公司開發的CATIA/DELMIA，用於支持虛擬裝配仿真中所需的三維環境，以及零件建模
等方面。
[0050]其中，在步驟一中所述的「計算機主控機4和受控機1、2」，均為普通的PC計算機或筆記本電腦3，同時為實現計算機主控機4與受控機1、2、筆記本電腦3與VR設備9之間的數據傳輸，需要通過連接線12、13、14、15和無線WIFI網絡11進行通訊。
[0051]其中，在步驟一中所述的「虛擬實境硬體設備」，是指目前沉浸式裝配仿真中常用的數據衣、數據頭盔、虛擬手套等，他們分別以各自不同的方式，將他們所檢測到的位置/角度數據傳輸給計算機，實現位置與姿態的實時提取。
[0052]其中，在步驟一中所述的「相關投影顯示系統」，是指通過計算機集群網絡、投影儀、環幕等設備建立的一套多通道投影顯示系統，已另申請專利。
[0053]其中，在步驟一中所述的「虛擬裝配仿真系統」，是指為實現虛擬裝配仿真，而自行搭建的一套軟體系統，在DELMIA建立的實時環境中，通過VR設備完成虛擬裝配的工作任務。
[0054]其中，在步驟二中所述的「用戶10操作VR設備9，進行姿態位置校正，完成VR設備9的初始化過程」，通常是指，啟動VR設備9後，在官方提供的校正軟體中，操作VR設備9完成軟體預先設置的規定動作，如VR設備9提供的數據達到軟體系統的精度要求，則完成姿態位置校正過程，進而完成VR設備9的初始化。
[0055]其中，在步驟三中所述的「虛擬人模型」，是指DELMIA軟體中通過人機工程平臺建立的虛擬人模型，同時也可以將該模型的數據提取解析，用於其它的裝配仿真任務。
[0056]其中，在步驟三中所述的「創建仿真環境，設置仿真屬性，啟動三維軟體虛擬裝配仿真」，均為在三維軟體中實現的操作，不同的三維軟體操作大致相同。如在三維軟體DELIMIA中，實現新建項目、導入環境模型、配置屬性、啟動仿真的操作等。
[0057]其中，在步驟四中所述的「將虛擬人模型導入並與VR設備9相關聯」，是指根據VR設備9官方提供的通訊協議和方式，實現在仿真環境中虛擬人模型和VR設備9之間的相互通訊。
[0058]其中，在步驟五中所述的「投影大屏幕8」，是指平面幕或環幕均可。
[0059]其中，在步驟七中所述的「裝配仿真任務」，是指用戶10在使用三維軟體進行虛擬裝配仿真過程中，自己設計的一系列裝配動作等工作任務。
[0060]如圖1所示，發明方法中使用的硬體設備包括:計算機(其中包括計算機集群網絡中的受控機1、2，集群網絡中的主控機4，以及與VR設備9通過無線WIFI網絡通訊的筆記本電腦3)，投影儀5、6(若顯示通道增加，則繼續增加投影儀和受控機，若需立體顯示則相應投影儀數量翻倍)，無線路由器7，投影大屏幕8，用於採集數據的VR設備9，用戶操作者10等。受控機1、2分別通過連接線13、14與投影儀5、6相連，負責無線通訊的筆記本電腦3，通過連接線15與無線路由器7相連，再通過無線WIFI網絡11與操作者10和使用的VR設備9進行數據通訊，採集位置姿態數據。在整個系統中，用戶操作VR設備產生的位置姿態數據，按照相應的通訊協議規定，通過無線WIFI網絡11傳輸到對應的筆記本電腦3上，滿足VR設備9在移動位置時動態實時傳輸數據的需要。同時，該筆記本電腦3通過網絡通訊與系統中的主控機4和受控機1、2互聯，將用戶10通過操縱VR設備9控制虛擬人模型的姿態投影到投影大屏幕8上，滿足實時顯示的需求。
[0061]發明方法中使用的軟體系統包括:計算機作業系統(Windows作業系統)，網絡通訊協議有關的網卡驅動程序，與屏幕顯示有關的顯卡驅動程序，校正VR設備9姿態位置並與筆記本電腦3數據通訊的交互輔助軟體，以及最終將用戶10通過VR設備9操縱虛擬人模型的動作實時顯示在投影大屏幕8上的軟體系統。
[0062]發明方法中，系統運行的操作方法如下:首先啟動系統中的所有設備，包括投影儀5、6、計算機網絡集群中的主控機4和受控機1、2、無線路由器7，以及用於裝配仿真的VR設備9。然後將系統中的設備建立通訊聯繫，分別包括:計算機網絡集群中的主控機4與受控機1、2通過投影儀5、6和投影大屏幕8之間建立通訊；用戶10操作相應的VR設備9在適當的位置準備就緒，通過無線WIFI網絡11與筆記本電腦3建立通訊，並進行姿態位置校正。在主控機4中啟動三維仿真軟體，打開特定的裝配環境，導入虛擬人模型對象，設置虛擬人模型屬性，設置仿真環境相應屬性，啟動三維虛擬裝配仿真。用戶10通過VR設備9控制虛擬人模型，實現對飛機管路零件的抓取、釋放等裝配動作，進行虛擬裝配仿真。若執行操作不成功，則需重新導入虛擬人模型，執行設置相關屬性，啟動仿真的步驟。若在裝配任務中還有其他VR設備9的裝配動作，則需重複前述所有的執行步驟，建立通訊，位置校正，啟動仿真，執行動作等。完成預定的虛擬裝配仿真任務後，用戶手動退出三維仿真軟體，並中斷VR設備9與系統間的通訊，以及計算機網絡集群的通訊。
[0063]圖1是基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法的系統組成示意圖。圖中受控機1、2和主控機4通過連接線13、14、12實現相互連接，筆記本電腦3與主控機4通過網絡通訊實現連接，再通過無線路由器7和無線WIFI網絡11連接到VR設備9和操作者10，組成一個計算機集群網絡，實現VR設備9、計算機集群網絡、投影大屏幕8之間的通訊，完成裝配仿真、VR設備校正等任務。操作者通過控制VR設備9的移動和執行動作，實現在虛擬裝配仿真中的抓取、釋放等動作，通過無線WIFI網絡11將數據傳遞給筆記本電腦3，再通過連接線12、13、14傳遞給主控機4和受控機1、2，投影儀5、6接收到受控機1、2的數據後，將用戶10控制VR設備9動作的效果顯示在投影大屏幕8上，完成整個虛擬裝配系統的工作過程。
[0064]圖2是本發明所提出的基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法的系統操作流程圖。系統運行時，首先啟動系統中所有設備，包括投影儀5、6、計算機網絡集群中的主控機4和受控機1、2、無線路由器7，以及用於虛擬裝配仿真的VR設備9。然後將系統中的設備建立通訊聯繫，分別包括:計算機網絡集群中的主控機4與受控機1、2通過投影儀
5、6和投影大屏幕8之間建立通訊；相應的VR設備9在適當的位置準備就緒，通過無線WIFI網絡11與相應筆記本電腦3建立通訊，打開筆記本電腦3中的輔助校正軟體，用戶10移動VR設備9，執行預先設置的校正動作，進行姿態位置校正。接下來在主控機4中啟動三維仿真軟體，打開特定仿真環境，導入虛擬人模型，設置虛擬人模型屬性，設置仿真環境屬性，啟動裝配仿真。用戶10通過VR設備9控制虛擬人模型，實現對飛機管路零件的抓取、釋放等裝配動作，進行裝配仿真，保存虛擬人模型的位置姿態數據。用戶10通過觀察投影大屏幕8上虛擬人模型的動作，判斷裝配動作是否實現，筆記本電腦3上記錄VR設備9的相關數據。若執行操作不成功，則需重新導入虛擬人模型，執行設置屬性，啟動仿真的步驟。若虛擬人模型還需執行其他動作，如有其他管路零件需要裝配，則需在主控機4進行相應操作，重新設置仿真環境屬性，執行仿真任務。若是在裝配任務中還有其他VR設備9的裝配動作，則需重複前述所有步驟，包括建立通訊，位置校正，啟動仿真，執行動作等。完成預定的虛擬裝配仿真任務後，用戶手動退出三維仿真軟體，中斷VR設備9與系統間的通訊，以及計算機網絡集群的通訊。
[0065]本發明通過用戶操作VR設備實現人體動作捕捉，進而實現飛機管路的虛擬裝配仿真方法，將VR設備9通過無線WIFI網絡11與筆記本電腦3相連，接入計算機集群網絡。在完成VR設備9的校正，相關屬性的設置，並啟動三維仿真軟體之後，便可只需要一名操作者控制VR設備9實現飛機管路虛擬裝配仿真的全部步驟，方便快捷，操作簡單，為用戶10提供了真實的裝配操作體驗。整個方案的核心技術上採用軟體實現，計算機集群網絡中的計算機和筆記本電腦3均為日常所用電腦即可，無需特殊購買，準備相應的VR設備9之後，即可實現本發明中所述的飛機管路虛擬裝配方法，在為用戶提供真實方便的操作體驗的同時並沒有增加整個裝配仿真系統的成本。
【權利要求】
1.一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，其特徵在於:它包括如下步驟: 步驟一:啟動裝配系統中的設備，包括運行三維軟體的計算機主控機、接收虛擬實境硬體設備即VR設備數據並將其發送給計算機網絡集群的受控機、接入通訊正常的各種所需VR設備，以及顯示裝配仿真效果的相關投影顯示系統；將VR設備接入虛擬裝配仿真系統中，同時確認VR設備與筆記本電腦，以及計算機網絡集群中的主控機和受控機數據通訊正常，完成相關準備工作； 步驟二:用戶移動VR設備置於適當的位置，為完成裝配仿真動作，同時也為保證無線WIFI網絡通訊的暢通，通常需要相對開闊的空間環境；啟動VR設備，在筆記本電腦中打開VR設備的校正軟體，用戶操作VR設備，進行姿態位置校正，完成VR設備的初始化過程；步驟三:在計算機主控機上，啟動三維軟體，完成軟體初始化過程，三維軟體中導入虛擬人模型對象，設置虛擬人屬性，創建仿真環境，設置仿真屬性，啟動三維軟體虛擬裝配仿真；用戶操作VR設備，通過投影大屏幕觀察，將VR設備與仿真環境中的虛擬人模型進行關聯，使得VR設備控制虛擬人模型在環境中的運動，進行裝配仿真操作； 步驟四:在裝配仿真過程中，用戶使用VR設備在仿真環境中操作虛擬人模型進行飛機管路零件抓取、釋放動作，如果執行操作不成功，則需判斷是否成功導入虛擬人模型，成功將虛擬人模型導入並與VR設備相關聯之後，重複步驟三，重新執行裝配仿真相關操作；步驟五:若操作成功，則用戶按照預定方案，通過觀察投影大屏幕中的第一視角或第三視角，操作VR設備實現 虛擬裝配中對飛機管路零件的抓取、釋放操作，在仿真環境中完成虛擬裝配仿真任務； 步驟六:完成當前裝配動作後，若還有其他抓取、釋放動作的任務，或還需使用其他VR設備繼續進行仿真，則需將相應VR設備與虛擬人模型建立關聯後，繼續執行虛擬裝配仿真系統的相關操作，重複步驟四和步驟五； 步驟七:完成所有裝配仿真任務，用戶手動操作終止虛擬裝配仿真，斷開VR設備與虛擬人模型的關聯，斷開VR設備與筆記本電腦，以及計算機主控機和受控機的通訊，退出三維仿真軟體，結束裝配仿真任務。
2.根據權利要求1所述的一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，其特徵在於:在步驟一中所述的「三維軟體」，是指虛擬建模裝配軟體CATIA/DELMIA，用於支持虛擬裝配仿真中所需的三維環境以及零件建模。
3.根據權利要求1所述的一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，其特徵在於:在步驟一中所述的「計算機主控機和受控機」，均為普通的PC計算機或筆記本電腦，同時為實現計算機主控機與受控機、筆記本電腦與VR設備之間的數據傳輸，需要通過網絡連接線和無線WIFI網絡進行通訊；所述的「虛擬實境硬體設備」，是指目前沉浸式裝配仿真中用的數據衣、數據頭盔、虛擬手套，他們分別以各自不同的方式，將他們所檢測到的位置/角度數據傳輸給計算機，實現位置與姿態的實時提取；所述的「相關投影顯示系統」，是指通過計算機集群網絡、投影儀、環幕設備建立的一套多通道投影顯示系統。
4.根據權利要求1所述的一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，其特徵在於:在步驟一中所述的「虛擬裝配仿真系統」，是指為實現虛擬裝配仿真，而自行搭建的一套軟體系統，在DELMIA建立的實時環境中，通過VR設備完成虛擬裝配的工作任務。
5.根據權利要求1所述的一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，其特徵在於:在步驟二中所述的「用戶操作VR設備，進行姿態位置校正，完成VR設備的初始化過程」，通常是指，啟動VR設備後，在官方提供的校正軟體中，操作VR設備完成軟體預先設置的規定動作，提供的數據達到軟體系統的精度要求，則完成姿態位置校正過程，進而完成VR設備的初始化。
6.根據權利要求1所述的一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，其特徵在於:在步驟三中所述的「虛擬人模型」，是指DELMIA軟體中通過人機工程平臺建立的虛擬人模型，同時也將該模型的數據提取解析，用於其它的裝配仿真任務。
7.根據權利要求1所述的一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，其特徵在於:在步驟三中所述的「創建仿真環境，設置仿真屬性，啟動三維軟體虛擬裝配仿真」，均為在三維軟體中實現的操作，即實現新建項目、導入環境模型、配置屬性、啟動仿真的操作。
8.根據權利要求1所述的一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，其特徵在於:在步驟四中所述的「將虛擬人模型導入並與VR設備相關聯」，是指根據VR設備官方提供的通訊協議和方式，實現在仿真環境中虛擬人模型和VR設備之間的相互通訊。
9.根據權利要求1所述的一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，其特徵在於:在步驟五中所述的「投影大屏幕」，是指平面幕或環幕。
10.根據權利要求1所述的一種基於人體動作捕捉系統的飛機管路裝配仿真方法，其特徵在於:在步驟七中所述的「裝配仿真任務」，是指用戶在使用三維軟體進行虛擬裝配仿真過程中，自己設計的一系列裝配動作工作任務。
【文檔編號】G06F17/50GK103942385SQ201410154180
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】範為, 趙罡, 薛俊傑 申請人:北京航空航天大學