CN111796677A - 一种增强现实诱导维修系统的实现设备与方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于增强现实设备维修领域，尤其是一种增强现实诱导维修系统的实现设备与方法，针对现有增强现实诱导维修系统的实现设备功能较为单一，不能适用于不同人群使用，使用尺寸固定，通用性较差，且判定位置关系的效率较低的问题，现提出如下方案，其包括第一镜框和第二镜框，所述第一镜框和第二镜框的一侧均转动安装有镜架，两个镜架的一侧均固定安装有处理器，第一镜框和第二镜框的一侧均固定安装有镜头盒。本发明结构合理，增强现实诱导维修系统的实现设备功能较为丰富，使用尺寸灵活，便于调节，能适用于不同人群使用，通用性较好，根据维修物体与瞳孔中心坐标和普尔钦斑点的相对坐标关系判定位置关系的效率较高。

Description

一种增强现实诱导维修系统的实现设备与方法

技术领域

本发明涉及增强现实设备维修技术领域，尤其涉及一种增强现实诱导维修系统的实现设备与方法。

背景技术

增强现实技术是一个崭新的研究领域，它是一种利用计算机产生的附加信息对使用者所看到的真实世界的场景进行增强的技术，在国内，由于对增强现实技术的研究起步较晚，目前在增强现实领域还少有人涉足，在军品实装制造及维修领域的AR技术研究和应用仍是一片空白，装备维修装配都是靠翻阅纸质文挡或查看电子手册，使操作者边看边修，造成效率低下，易受环境影响，出现维修装配差错，随着增强现实技术的发展，使用便携式智能设备和增强现实技术的发展，使可穿戴式智能辅助拆装维修系统成为大趋势；

然而现有的增强现实诱导维修系统的实现设备功能较为单一，不能适用于不同人群使用，使用尺寸固定，通用性较差，且判定位置关系的效率较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在增强现实诱导维修系统的实现设备功能较为单一，不能适用于不同人群使用，使用尺寸固定，通用性较差，且判定位置关系的效率较低的缺点，而提出的一种增强现实诱导维修系统的实现设备与方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种增强现实诱导维修系统的实现设备，包括第一镜框和第二镜框，所述第一镜框和第二镜框的一侧均转动安装有镜架，两个镜架的一侧均固定安装有处理器，第一镜框和第二镜框的一侧均固定安装有镜头盒，处理器与对应的镜头盒电性连接，两个镜头盒的一侧均固定安装有眼动仪，所述第一镜框和第二镜框相互靠近的一侧设有同一个连接座，连接座的两侧均开设有凹槽，两个凹槽内均滑动安装有移动块，两个移动块相互远离的一端分别固定连接在第一镜框和第二镜框上，两个镜架的一侧均设有调节架，两个调节架的一侧均开设有固定槽，两个镜架的一侧均固定连接有移动架，移动架滑动安装在对应的固定槽内。

优选的，两个移动架的一侧均开设有限位槽，两个固定槽的一侧内壁上均开设有连接槽，两个连接槽内均滑动安装有限位块，限位块活动安装在对应的限位槽内，调节架上开设有固定腔。

优选的，所述固定腔的一侧内壁上开设有两个滑孔，两个滑孔内均滑动安装有连接杆，连接杆的一端焊接在对应的限位块上，两个连接杆的一端均焊接有齿条，齿条滑动安装在固定腔的一侧内壁上，固定腔内转动安装板有齿轮，两个齿条均与齿轮啮合。

优选的，所述限位块的一端开设有第一螺纹槽，连接槽的一侧内壁上开设有通孔，通孔内转动安装有丝杆，丝杆的一端螺纹安装在第一螺纹槽内，丝杆的另一端焊接有转动块。

优选的，两个移动块相互靠近的一端均开设有第二螺纹槽，两个凹槽相互靠近的一侧内壁上开设有同一个固定孔，固定孔内固定安装有两个轴承，两个轴承的内轴上均固定套接有螺杆，螺杆的一端螺纹安装在对应的第二螺纹槽内。

优选的，两个螺杆相互靠近的一端焊接有同一个蜗轮，固定孔的一侧内壁上开设有转动孔，转动孔内转动安装有转动杆，转动杆的一端焊接有蜗杆，蜗杆与蜗轮啮合，转动杆的另一端焊接有调节块。

优选的，所述固定槽的两侧内壁上均开设有滑槽，移动架的两侧均焊接有滑块，滑块滑动安装在对应的滑槽内，移动架移动时带动滑块在滑槽内滑动，可以稳定移动架移动时的位置。

优选的，所述固定腔的两侧内壁上均开设有转动槽，齿轮的两侧均焊接有固定块，固定块转动安装在对应的转动槽内，齿轮转动时带动固定块在转动槽内转动，可以稳定齿轮转动时的位置。

一种增强现实诱导维修系统的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：根据使用者的佩戴尺寸对增强现实眼镜进行调节，转动两个转动块，转动块带动对应的丝杆转动，丝杆带动对应的限位块移动，限位块带动对应的连接杆移动，连接杆带动齿条移动；

S2：齿条带动齿轮转动，齿轮带动另一个齿条移动，齿条带动对应的连接杆移动，连接杆带动对应的限位块移动，限位块滑出对应的限位槽，即可取消移动架的固定限制，移动镜架，镜架带动对应的移动架在固定槽内滑动，即可调节镜架的使用尺寸；

S3：转动调节块，调节块带动转动杆转动，转动杆带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮带动两个螺杆转动，螺杆带动对应的移动块移动，即可调节第一镜框与第二镜框之间的间距；

S4：使用者佩戴上增强现实眼镜后，对需要维修的物体CAD文件生成系统可识别的虚拟匹配模型，并将虚拟匹配模型通过无线网络上传到处理器的系统中，同时实时重建当前的三维拆装场景；

S5：根据零部件拆装运动模型和工具选择模型，以及拆装关系层次模型，结合根据情景感知所得当前拆装零件，以动画的形式生成当前步骤拆装诱导信息，向操作者给出相应的拆装工具以及拆装方向，并使用眼动仪基于红外电视法的视线跟踪系统的基本原理，对眼动信号处理技术做了初步的研究，即利用了行、列叠加的思想提取了瞳孔中心坐标和普尔钦斑点的坐标，眼动仪可及时捕捉使用者的眼动状态；

S6：根据增强现实的三维注册技术并结合计算机图形学知识实现拆装诱导信息与真实场景的叠加，根据维修物体与瞳孔中心坐标和普尔钦斑点的相对坐标关系，获得当前的三维拆装场景中零件在场景坐标系中的坐标及其在虚拟装配模型中的相对于世界坐标系的坐标，通过矩阵变换得到操作者相对维修物体的位置关系，建立虚拟信息的虚拟视点位置，并将场景通过镜头盒显示在第一镜框和第二镜框中，供使用者进行观察。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明结构合理，操作方便，增强现实诱导维修系统的实现设备功能较为丰富，使用尺寸灵活，便于调节，能适用于不同人群使用，通用性较好，根据维修物体与瞳孔中心坐标和普尔钦斑点的相对坐标关系判定位置关系的效率较高。

附图说明

图1为本发明提出的主视结构示意图；

图2为本发明提出的A部分结构示意图；

图3为本发明提出的B部分结构示意图；

图4为本发明提出的C部分结构示意图；

图5为本发明提出的连接杆、齿轮和齿条的结构示意图。

图中：1、第一镜框；2、第二镜框；3、镜架；4、处理器；5、镜头盒；6、眼动仪；7、连接座；8、移动块；9、螺杆；10、蜗轮；11、轴承；12、转动杆；13、蜗杆；14、调节块；15、调节架；16、固定槽；17、移动架；18、限位槽；19、限位块；20、连接杆；21、齿轮；22、齿条；23、丝杆；24、转动块。

具体实施方式

下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非别作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

参照图1-5，一种增强现实诱导维修系统的实现设备，包括第一镜框1和第二镜框2，第一镜框1和第二镜框2的一侧均转动安装有镜架3，两个镜架3的一侧均固定安装有处理器4，第一镜框1和第二镜框2的一侧均固定安装有镜头盒5，处理器4与对应的镜头盒5电性连接，两个镜头盒5的一侧均固定安装有眼动仪6，第一镜框1和第二镜框2相互靠近的一侧设有同一个连接座7，连接座7的两侧均开设有凹槽，两个凹槽内均滑动安装有移动块8，两个移动块8相互远离的一端分别固定连接在第一镜框1和第二镜框2上，两个镜架3的一侧均设有调节架15，两个调节架15的一侧均开设有固定槽16，两个镜架3的一侧均固定连接有移动架17，移动架17滑动安装在对应的固定槽16内。

本实施例中，两个移动架17的一侧均开设有限位槽18，两个固定槽16的一侧内壁上均开设有连接槽，两个连接槽内均滑动安装有限位块19，限位块19活动安装在对应的限位槽18内，调节架15上开设有固定腔。

本实施例中，固定腔的一侧内壁上开设有两个滑孔，两个滑孔内均滑动安装有连接杆20，连接杆20的一端焊接在对应的限位块19上，两个连接杆20的一端均焊接有齿条22，齿条22滑动安装在固定腔的一侧内壁上，固定腔内转动安装板有齿轮21，两个齿条22均与齿轮21啮合。

本实施例中，限位块19的一端开设有第一螺纹槽，连接槽的一侧内壁上开设有通孔，通孔内转动安装有丝杆23，丝杆23的一端螺纹安装在第一螺纹槽内，丝杆23的另一端焊接有转动块24。

本实施例中，两个移动块8相互靠近的一端均开设有第二螺纹槽，两个凹槽相互靠近的一侧内壁上开设有同一个固定孔，固定孔内固定安装有两个轴承11，两个轴承11的内轴上均固定套接有螺杆9，螺杆9的一端螺纹安装在对应的第二螺纹槽内。

本实施例中，两个螺杆9相互靠近的一端焊接有同一个蜗轮10，固定孔的一侧内壁上开设有转动孔，转动孔内转动安装有转动杆12，转动杆12的一端焊接有蜗杆13，蜗杆13与蜗轮10啮合，转动杆12的另一端焊接有调节块14。

本实施例中，固定槽16的两侧内壁上均开设有滑槽，移动架17的两侧均焊接有滑块，滑块滑动安装在对应的滑槽内，移动架17移动时带动滑块在滑槽内滑动，可以稳定移动架17移动时的位置。

本实施例中，固定腔的两侧内壁上均开设有转动槽，齿轮21的两侧均焊接有固定块，固定块转动安装在对应的转动槽内，齿轮21转动时带动固定块在转动槽内转动，可以稳定齿轮21转动时的位置。

本实施例中，一种增强现实诱导维修系统的方法，方法包括以下步骤：

S1：根据使用者的佩戴尺寸对增强现实眼镜进行调节，转动两个转动块24，转动块24带动对应的丝杆23转动，丝杆23带动对应的限位块19移动，限位块19带动对应的连接杆20移动，连接杆20带动齿条22移动；

S2：齿条22带动齿轮21转动，齿轮21带动另一个齿条22移动，齿条22带动对应的连接杆20移动，连接杆20带动对应的限位块19移动，限位块19滑出对应的限位槽18，即可取消移动架17的固定限制，移动镜架3，镜架3带动对应的移动架17在固定槽16内滑动，即可调节镜架3的使用尺寸；

S3：转动调节块14，调节块14带动转动杆12转动，转动杆12带动蜗杆13转动，蜗杆13带动蜗轮10转动，蜗轮10带动两个螺杆9转动，螺杆9带动对应的移动块8移动，即可调节第一镜框1与第二镜框2之间的间距；

S4：使用者佩戴上增强现实眼镜后，对需要维修的物体CAD文件生成系统可识别的虚拟匹配模型，并将虚拟匹配模型通过无线网络上传到处理器4的系统中，同时实时重建当前的三维拆装场景；

S5：根据零部件拆装运动模型和工具选择模型，以及拆装关系层次模型，结合根据情景感知所得当前拆装零件，以动画的形式生成当前步骤拆装诱导信息，向操作者给出相应的拆装工具以及拆装方向，并使用眼动仪6基于红外电视法的视线跟踪系统的基本原理，对眼动信号处理技术做了初步的研究，即利用了行、列叠加的思想提取了瞳孔中心坐标和普尔钦斑点的坐标，眼动仪6可及时捕捉使用者的眼动状态；

S6：根据增强现实的三维注册技术并结合计算机图形学知识实现拆装诱导信息与真实场景的叠加，根据维修物体与瞳孔中心坐标和普尔钦斑点的相对坐标关系，获得当前的三维拆装场景中零件在场景坐标系中的坐标及其在虚拟装配模型中的相对于世界坐标系的坐标，通过矩阵变换得到操作者相对维修物体的位置关系，建立虚拟信息的虚拟视点位置，并将场景通过镜头盒5显示在第一镜框1和第二镜框2中，供使用者进行观察。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

Claims (9)

1.一种增强现实诱导维修系统的实现设备，包括第一镜框(1)和第二镜框(2)，其特征在于，所述第一镜框(1)和第二镜框(2)的一侧均转动安装有镜架(3)，两个镜架(3)的一侧均固定安装有处理器(4)，第一镜框(1)和第二镜框(2)的一侧均固定安装有镜头盒(5)，处理器(4)与对应的镜头盒(5)电性连接，两个镜头盒(5)的一侧均固定安装有眼动仪(6)，所述第一镜框(1)和第二镜框(2)相互靠近的一侧设有同一个连接座(7)，连接座(7)的两侧均开设有凹槽，两个凹槽内均滑动安装有移动块(8)，两个移动块(8)相互远离的一端分别固定连接在第一镜框(1)和第二镜框(2)上，两个镜架(3)的一侧均设有调节架(15)，两个调节架(15)的一侧均开设有固定槽(16)，两个镜架(3)的一侧均固定连接有移动架(17)，移动架(17)滑动安装在对应的固定槽(16)内。

2.根据权利要求1所述的一种增强现实诱导维修系统的实现设备，其特征在于，两个移动架(17)的一侧均开设有限位槽(18)，两个固定槽(16)的一侧内壁上均开设有连接槽，两个连接槽内均滑动安装有限位块(19)，限位块(19)活动安装在对应的限位槽(18)内，调节架(15)上开设有固定腔。

3.根据权利要求2所述的一种增强现实诱导维修系统的实现设备，其特征在于，所述固定腔的一侧内壁上开设有两个滑孔，两个滑孔内均滑动安装有连接杆(20)，连接杆(20)的一端焊接在对应的限位块(19)上，两个连接杆(20)的一端均焊接有齿条(22)，齿条(22)滑动安装在固定腔的一侧内壁上，固定腔内转动安装板有齿轮(21)，两个齿条(22)均与齿轮(21)啮合。

4.根据权利要求2所述的一种增强现实诱导维修系统的实现设备，其特征在于，所述限位块(19)的一端开设有第一螺纹槽，连接槽的一侧内壁上开设有通孔，通孔内转动安装有丝杆(23)，丝杆(23)的一端螺纹安装在第一螺纹槽内，丝杆(23)的另一端焊接有转动块(24)。

5.根据权利要求1所述的一种增强现实诱导维修系统的实现设备，其特征在于，两个移动块(8)相互靠近的一端均开设有第二螺纹槽，两个凹槽相互靠近的一侧内壁上开设有同一个固定孔，固定孔内固定安装有两个轴承(11)，两个轴承(11)的内轴上均固定套接有螺杆(9)，螺杆(9)的一端螺纹安装在对应的第二螺纹槽内。

6.根据权利要求5所述的一种增强现实诱导维修系统的实现设备，其特征在于，两个螺杆(9)相互靠近的一端焊接有同一个蜗轮(10)，固定孔的一侧内壁上开设有转动孔，转动孔内转动安装有转动杆(12)，转动杆(12)的一端焊接有蜗杆(13)，蜗杆(13)与蜗轮(10)啮合，转动杆(12)的另一端焊接有调节块(14)。

7.根据权利要求1所述的一种增强现实诱导维修系统的实现设备，其特征在于，所述固定槽(16)的两侧内壁上均开设有滑槽，移动架(17)的两侧均焊接有滑块，滑块滑动安装在对应的滑槽内。

8.根据权利要求2所述的一种增强现实诱导维修系统的实现设备，其特征在于，所述固定腔的两侧内壁上均开设有转动槽，齿轮(21)的两侧均焊接有固定块，固定块转动安装在对应的转动槽内。

9.一种增强现实诱导维修系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：根据使用者的佩戴尺寸对增强现实眼镜进行调节，转动两个转动块(24)，转动块(24)带动对应的丝杆(23)转动，丝杆(23)带动对应的限位块(19)移动，限位块(19)带动对应的连接杆(20)移动，连接杆(20)带动齿条(22)移动；

S2：齿条(22)带动齿轮(21)转动，齿轮(21)带动另一个齿条(22)移动，齿条(22)带动对应的连接杆(20)移动，连接杆(20)带动对应的限位块(19)移动，限位块(19)滑出对应的限位槽(18)，即可取消移动架(17)的固定限制，移动镜架(3)，镜架(3)带动对应的移动架(17)在固定槽(16)内滑动，即可调节镜架(3)的使用尺寸；

S3：转动调节块(14)，调节块(14)带动转动杆(12)转动，转动杆(12)带动蜗杆(13)转动，蜗杆(13)带动蜗轮(10)转动，蜗轮(10)带动两个螺杆(9)转动，螺杆(9)带动对应的移动块(8)移动，即可调节第一镜框(1)与第二镜框(2)之间的间距；

S4：使用者佩戴上增强现实眼镜后，对需要维修的物体CAD文件生成系统可识别的虚拟匹配模型，并将虚拟匹配模型通过无线网络上传到处理器(4)的系统中，同时实时重建当前的三维拆装场景；

S5：根据零部件拆装运动模型和工具选择模型，以及拆装关系层次模型，结合根据情景感知所得当前拆装零件，以动画的形式生成当前步骤拆装诱导信息，向操作者给出相应的拆装工具以及拆装方向，并使用眼动仪(6)基于红外电视法的视线跟踪系统的基本原理，对眼动信号处理技术做了初步的研究，即利用了行、列叠加的思想提取了瞳孔中心坐标和普尔钦斑点的坐标，眼动仪(6) 可及时捕捉使用者的眼动状态；

S6：根据增强现实的三维注册技术并结合计算机图形学知识实现拆装诱导信息与真实场景的叠加，根据维修物体与瞳孔中心坐标和普尔钦斑点的相对坐标关系，获得当前的三维拆装场景中零件在场景坐标系中的坐标及其在虚拟装配模型中的相对于世界坐标系的坐标，通过矩阵变换得到操作者相对维修物体的位置关系，建立虚拟信息的虚拟视点位置，并将场景通过镜头盒(5)显示在第一镜框(1)和第二镜框(2)中，供使用者进行观察。

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