CN107993290A - 一种基于ar和云存储技术的机械部件装配演示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统，包括产品宣传册、获取图像信息中的特征部分的获取单元、接收所述获取单元传送的数据信息的三维场景重建单元、接收所述三维场景重建单元传送的多个机械零件或部件的虚拟对象对该虚拟对象进行组装演示的组装单元，接收所述组装单元传送的视频信息对该视频进行三维场景显示的AR呈现单元和终端服务器，本发明中用户可以在虚拟环境下对真实世界中的机械零部件进行演习式安装，同时可以从360°范围内观看到机械零部件的装配过程，可以通过用户的肢体语音控制虚拟对象的任何动作，并且还可以实现机械零部件之间的安装精度达到设定要求。

Description

一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统

技术领域

本发明涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统。

背景技术

机械组装是指按照设计的技术要求实现机械零件或部件的连接，把机械零件或部件组合成机器。机械组装是机器制造和修理的重要环节，特别是对机械修理来说，由于提供装配的零件有利于机械制造时的情况，更使得装配工作具有特殊性。装配工作的好坏对机器的效能、修理的工期、工作的劳力和成本等都起着非常重要的作用。根据规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的过程，称为装配。机器的机械装配是机器制造过程中最后一个环节，它包括装配、调整、检验和试验等工作。装配过程使零件、套件、组件和部件间获得一定的相互位置关系，所以装配过程也是一种工艺过程。

传统的机械部件组织演示教学采用模拟仿真、2D或者图片等形式，不能让工作人员真正体验到组装过程，造成机械部件在安装后安装精度不够，小型机械部件之间存在缝隙，造成机械部件安装不稳定的现象，因此对对将来的机械的正常运行工作有一定的风险、产生错误的几率很难控制。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统具体方案包括：

产品宣传册，其中该产品宣传册上印刷有机械零件或者部件的图像信息；

采集上述产品宣传册上印刷的机械零件或者部件的图像信息，获取图像信息中的特征部分的获取单元；

接收所述获取单元传送的数据信息的三维场景重建单元，所述三维场景重建单元内存储有机械零件或部件的多种模型信息，所述三维场景重建单元读取获取单元传送的原始图像的特征数据将该数据为依据以机械零件或部件的模型为基础创建与原始图像特征相同的虚拟对象；

接收所述三维场景重建单元传送的多个机械零件或部件的虚拟对象对该虚拟对象进行组装演示的组装单元，所述组装单元内设置有用于存储数据信息的存储模块和为用户提供机械零部件安装演练的演习模块；

所述存储模块内存储有多种机械零部件的产品组装说明书、装配工艺说明书和组装视频，所述演习模块实时追踪用户发出的肢体动作信息和语言信息控制每个虚拟对象的运行动作和安装流程，所述精度验证模块对完成安装的半成品装配部件进行合格检查：通过调整个别零部件的位置从而查找零部件之间的缝隙，如果该缝隙造成零部件之间存在安装松动则精度验证模块调取其内部存储的符合该缝隙尺寸的补偿件，将该补偿件安装在缝隙内，保证零部件之间的装配精度；

接收所述组装单元传送的视频信息对该视频进行三维场景显示的AR呈现单元和终端服务器；

所述终端服务器接收所述组装单元传送的机械部件的组装视频信息对该数据信息进行实时更新和存储，所述终端服务器对接收到的视频数据信息先进行数据压缩再存储。

所述获取单元采集产品宣传册上的图像信息时首先读取图像的背景区域，将背景区域进行删除处理后再读取该图像的特征点最后计算该图像的轮廓区域。

所述三维场景重建单元创建原图像的虚拟对象后读取虚拟对象的图像帧的质量信息，如果该图像帧的质量低于设定的阈值则对该虚拟对象进行重新建立。

所述演习模块实时追踪用户发出的肢体动作信息，该肢体动作信息至少包括手指的指向、力度信息和眼球的转向信息，所述演习模块内设置有力度传感器和眼球追踪模块，所述力度传感器根据用户输入的力度大小控制虚拟对象的旋转、平移、拧紧、拖拽动作的运行，所述眼球追踪模块捕捉用户的眼球转动情况控制虚拟对象的安装位置。

所述存储模块内还存储有机械零件或部件在安装过程中应用到的安装辅助工具，其中安装辅助工具至少包括安装基座、扳手、实现连接的螺钉螺母类结构。

其中装配工艺说明书中至少包括机械部件的清洗说明、刮削说明、连接说明、调整说明和检验说明。

所述精度验证模块内存储的补偿件至少包括螺纹件、斜面件、偏心件、垫片、定位圈。

所述终端服务器对视频数据采用如下方式压缩：

对接收到的视频创建与其分辨率较低的第一低分辨率视频，对第一低分辨率视频创建与其辨率较低的第二低分辨率视频，如此反复建立该视频的多个低分辨率视频并计算每个低分辨率之间的残差，压缩每个低分辨率视频和残差并提供比特流；

其中比特流至少包括最低分辨率的压缩视频、压缩的残差和低分辨率视频个数N，当对该视频进行解压时根据最低分辨率的压缩视频、压缩的残差和低分辨率视频个数N逐个解压即可得到原始视频数据。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统，通过采集机械零部件的图像信息建立三维场景下的机械零部件的虚拟对象，用户通过肢体动作控制该虚拟对象的机械部件的安装操作，使用户可以真切的、从不同角度的观察到机械零部件的安装过程，方便用户对每个机械零部件的全面了解，同时用户可以独立的对该机械零部件进行虚拟式的安装操作，即达到真实世界与计算机中的虚拟对象融合到一起的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1所示的一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统，包括

产品宣传册，其中该产品宣传册上印刷有机械零件或者部件的图像信息；

采集上述产品宣传册上印刷的机械零件或者部件的图像信息，获取图像信息中的特征部分的获取单元；

接收所述获取单元传送的数据信息的三维场景重建单元，所述三维场景重建单元内存储有机械零件或部件的多种模型信息，所述三维场景重建单元读取获取单元传送的原始图像的特征数据将该数据为依据以机械零件或部件的模型为基础创建与原始图像特征相同的虚拟对象；

接收所述三维场景重建单元传送的多个机械零件或部件的虚拟对象对该虚拟对象进行组装演示的组装单元，所述组装单元内设置有用于存储数据信息的存储模块和为用户提供机械零部件安装演练的演习模块；

所述存储模块内存储有多种机械零部件的产品组装说明书、装配工艺说明书和组装视频，所述演习模块实时追踪用户发出的肢体动作信息和语言信息控制每个虚拟对象的运行动作和安装流程，所述精度验证模块对完成安装的半成品装配部件进行合格检查：通过调整个别零部件的位置从而查找零部件之间的缝隙，如果该缝隙造成零部件之间存在安装松动则精度验证模块调取其内部存储的符合该缝隙尺寸的补偿件，将该补偿件安装在缝隙内，保证零部件之间的装配精度；

接收所述组装单元传送的视频信息对该视频进行三维场景显示的AR呈现单元和终端服务器；

所述终端服务器接收所述组装单元传送的机械部件的组装视频信息对该数据信息进行实时更新和存储，所述终端服务器对接收到的视频数据信息先进行数据压缩再存储。

所述获取单元采集产品宣传册上的图像信息时首先读取图像的背景区域，将背景区域进行删除处理后再读取该图像的特征点最后计算该图像的轮廓区域。

所述三维场景重建单元创建原图像的虚拟对象后读取虚拟对象的图像帧的质量信息，如果该图像帧的质量低于设定的阈值则对该虚拟对象进行重新建立。

所述演习模块实时追踪用户发出的肢体动作信息，该肢体动作信息至少包括手指的指向、力度信息和眼球的转向信息，所述演习模块内设置有力度传感器和眼球追踪模块，所述力度传感器根据用户输入的力度大小控制虚拟对象的旋转、平移、拧紧、拖拽动作的运行，所述眼球追踪模块捕捉用户的眼球转动情况控制虚拟对象的安装位置。根据用户的输入的力度不同力度传感器接收到力度信息后控制虚拟对象实现不同的动作，例如较大的力度是旋转、较小的力度是平移等等。眼球转动到哪个位置所述眼球追踪模块捕捉到眼球的定位信息后控制零部件的运动位置即安装位置。

所述存储模块内还存储有机械零件或部件在安装过程中应用到的安装辅助工具，其中安装辅助工具至少包括安装基座、扳手、实现连接的螺钉螺母类结构。

其中装配工艺说明书中至少包括机械部件的清洗说明、刮削说明、连接说明、调整说明和检验说明。

所述精度验证模块内存储的补偿件至少包括螺纹件、斜面件、偏心件、垫片、定位圈。通过在机械部件之间安装补偿件可以缩小接卸部件之间的缝隙，使机械部件之间的安装更加稳定，达到设定的安装精度要求，保证实际的机械部件的安装更加精准。

所述终端服务器对视频数据采用如下方式压缩：

对接收到的视频创建与其分辨率较低的第一低分辨率视频，对第一低分辨率视频创建与其辨率较低的第二低分辨率视频，如此反复建立该视频的多个低分辨率视频并计算每个低分辨率之间的残差，压缩每个低分辨率视频和残差并提供比特流；

其中比特流至少包括最低分辨率的压缩视频、压缩的残差和低分辨率视频个数N，当对该视频进行解压时根据最低分辨率的压缩视频、压缩的残差和低分辨率视频个数N逐个解压即可得到原始视频数据。

本发明公开的一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统，用户可以在虚拟环境下对真实世界中的机械零部件进行演习式安装，同时可以从360°范围内观看到机械零部件的装配过程，可以通过用户的肢体语音控制虚拟对象的任何动作，并且还可以实现机械零部件之间的安装精度达到设定要求，即本系统通过多媒体技术、传感器技术、场景融合技术实现增强现实的技术效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统，其特征在于包括：

产品宣传册，其中该产品宣传册上印刷有机械零件或者部件的图像信息；

采集上述产品宣传册上印刷的机械零件或者部件的图像信息，获取图像信息中的特征部分的获取单元；

接收所述获取单元传送的数据信息的三维场景重建单元，所述三维场景重建单元内存储有机械零件或部件的多种模型信息，所述三维场景重建单元读取获取单元传送的原始图像的特征数据将该数据为依据以机械零件或部件的模型为基础创建与原始图像特征相同的虚拟对象；

接收所述三维场景重建单元传送的多个机械零件或部件的虚拟对象对该虚拟对象进行组装演示的组装单元，所述组装单元内设置有用于存储数据信息的存储模块、为用户提供机械零部件安装演练的演习模块和对完成安装的半成品机械部件进行精度合格校验的精度验证模块；

所述存储模块内存储有多种机械零部件的产品组装说明书、装配工艺说明书和组装视频，所述演习模块实时追踪用户发出的肢体动作信息和语言信息控制每个虚拟对象的运行动作和安装流程，所述精度验证模块对完成安装的半成品装配部件进行合格检查：通过调整个别零部件的位置从而查找零部件之间的缝隙，如果该缝隙造成零部件之间存在安装松动则精度验证模块调取其内部存储的符合该缝隙尺寸的补偿件，将该补偿件安装在缝隙内，保证零部件之间的装配精度；

接收所述组装单元传送的视频信息对该视频进行三维场景显示的AR呈现单元和终端服务器；

所述终端服务器接收所述组装单元传送的机械部件的组装视频信息对该数据信息进行实时更新和存储，所述终端服务器对接收到的视频数据信息先进行数据压缩再存储。

2.根据权利要求1所述的一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统，其特征还在于：所述获取单元采集产品宣传册上的图像信息时首先读取图像的背景区域，将背景区域进行删除处理后再读取该图像的特征点最后计算该图像的轮廓区域。

3.根据权利要求1所述的一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统，其特征还在于：所述三维场景重建单元创建原图像的虚拟对象后读取虚拟对象的图像帧的质量信息，如果该图像帧的质量低于设定的阈值则对该虚拟对象进行重新建立。

4.根据权利要求1所述的一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统，其特征还在于：所述演习模块实时追踪用户发出的肢体动作信息，该肢体动作信息至少包括手指的指向、力度信息和眼球的转向信息，所述演习模块内设置有力度传感器和眼球追踪模块，所述力度传感器根据用户输入的力度大小控制虚拟对象的旋转、平移、拧紧、拖拽动作的运行，所述眼球追踪模块捕捉用户的眼球转动情况控制虚拟对象的安装位置。

5.根据权利要求1所述的一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统，其特征还在于：所述存储模块内还存储有机械零件或部件在安装过程中应用到的安装辅助工具，其中安装辅助工具至少包括安装基座、扳手、实现连接的螺钉螺母类结构。

6.根据权利要求1所述的一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统，其特征还在于：其中装配工艺说明书中至少包括机械部件的清洗说明、刮削说明、连接说明、调整说明和检验说明。

7.根据权利要求1所述的一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统，其特征还在于：所述精度验证模块内存储的补偿件至少包括螺纹件、斜面件、偏心件、垫片、定位圈。

8.根据权利要求1所述的一种基于AR和云存储技术的机械部件装配演示系统，其特征还在于：所述终端服务器对视频数据采用如下方式压缩：

对接收到的视频创建与其分辨率较低的第一低分辨率视频，对第一低分辨率视频创建与其辨率较低的第二低分辨率视频，如此反复建立该视频的多个低分辨率视频并计算每个低分辨率之间的残差，压缩每个低分辨率视频和残差并提供比特流；

其中比特流至少包括最低分辨率的压缩视频、压缩的残差和低分辨率视频个数N，当对该视频进行解压时根据最低分辨率的压缩视频、压缩的残差和低分辨率视频个数N逐个解压即可得到原始视频数据。