CN114973922B - 一种服装立体裁剪虚拟现实教学系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种服装立体裁剪虚拟现实教学系统及方法，属于服装智能工程技术领域。所述服装立体裁剪虚拟现实教学系统包括:服务器以及分别与其连接的虚拟现实头盔、力反馈模拟剪刀、操作手柄、激光发射器；在操作区域的两侧分别布置有激光发射器；在所述服务器上设置有服装立体裁剪虚拟现实交互环境。本发明利用虚拟现实技术和虚拟现实交互装置，将传统的服装立裁操作转变为虚拟现实交互式的模拟训练过程，不仅能够实现在较低成本下进行大量反复训练操作的目的，同时，还可以通过数据记录不同操作者的操作过程，便于发现与纠正操作过程中的错误，提高了服装工程类专业教育教学方法的数字化、自动化、智能化水平。

Description

一种服装立体裁剪虚拟现实教学系统及方法

技术领域

本发明属于服装智能工程技术领域，具体涉及一种服装立体裁剪虚拟现实教学系统及方法。

背景技术

立体裁剪是当前服装设计制版的重要方法，在服装立体裁剪的教学环节，服装工程类专业的学生通过大量的实践进行技能的训练，服装设计与工程专业教学过程中，学生在制版和裁剪实践过程中需要设计、绘图、裁剪、缝纫等多个步骤，要掌握熟练的操作技能，需要反复训练，传统的服装制版过程不利于逆向和反复操作，尤其是调整版型参数或体型参数后难以直观地看到着装效果的变化。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种服装立体裁剪虚拟现实教学系统及方法，实现在较低成本下进行大量反复训练操作的目的，同时，还可以通过数据记录不同操作者的操作过程，便于发现与纠正操作过程中的错误，提高服装工程类专业教育教学方法的数字化、自动化、智能化水平。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一个方面，提供了一种服装立体裁剪虚拟现实教学系统，所述服装立体裁剪虚拟现实教学系统包括:服务器以及分别与其连接的虚拟现实头盔、力反馈模拟剪刀、操作手柄、激光发射器；

在操作区域的两侧分别布置有激光发射器；

在所述服务器上设置有服装立体裁剪虚拟现实交互环境。

本发明的进一步改进在于，所述力反馈模拟剪刀包括：模块主体、定位传感器、角度传感器、力反馈伺服电机、固定手柄、转动手柄；

所述模块主体包括固定块和转动块，其中固定块与固定手柄的一端连接，转动块与转动手柄的一端连接；

所述定位传感器、角度传感器、力反馈伺服电机均安装在固定块上。

本发明的进一步改进在于，在所述固定块的边缘开有定位传感器安装槽，所述定位传感器安装在该定位传感器安装槽内；

在所述固定块的中心开有与其同轴线的角度传感器安装槽，所述角度传感器安装在该角度传感器安装槽内；

在角度传感器的铰接轴上套装有啮合齿轮；

在所述固定块上还开有电机安装槽，所述力反馈伺服电机安装在该电机安装槽内；

在力反馈伺服电机的输出轴上连接有主动轮；

力反馈伺服电机的输出轴的中心轴线与铰接轴的中心轴线平行，且主动轮与啮合齿轮咬合；

在所述转动块的中心开有中心通孔，铰接轴的另一端安装在该中心通孔内。

本发明的进一步改进在于，在所述操作手柄上设置有按键，通过按键的状态能够切换当前的操作；

所述操作包括：人台选择、布料选择、布料设置、布料拖拽、布料固定、布料裁剪、布料缝纫、布料迭代。

本发明的进一步改进在于，所述服装立体裁剪虚拟现实交互环境包括：服装立裁虚拟场景三维空间、虚拟人台模型、虚拟绘制笔、虚拟剪刀、虚拟布料、操作菜单；

所述服装立裁虚拟场景三维空间与操作区域对应；

所述虚拟剪刀与力反馈模拟剪刀对应；

所述虚拟绘制笔与操作手柄对应。

本发明的第二个方面，提供了一种服装立体裁剪虚拟现实教学方法，所述方法包括：

S1、安装好上述的服装立体裁剪虚拟现实教学系统；

S2、在服务器上构造服装立体裁剪虚拟现实交互环境；

S3、操作者在操作区域内进行操作获得服装三维模型。

本发明的进一步改进在于，所述步骤S3的操作包括：

操作者进入操作区域内，使用操作手柄和力反馈模拟剪刀进行服装立裁虚拟现实交互操作获得服装三维模型；

在操作过程中，根据力反馈模拟剪刀的位置和姿态确定所述虚拟剪刀的三维空间位置和姿态；根据角度传感器发送来的数据控制虚拟剪刀的打开角度；根据操作手柄的位置和姿态确定虚拟绘制笔的三维空间位置和姿态。

本发明的进一步改进在于，所述方法在步骤S3后进一步包括：

S4、服装面料物理属性测试与物理模型参数计算；

S5、基于物理模型的服装面料虚拟仿真；

S6、虚拟试穿和输出二维服装版型。

本发明的进一步改进在于，所述步骤S6的操作包括：导入虚拟人台模型和服装三维模型，进行虚拟试穿，如果试穿的结果符合要求，则将服装三维模型转换成二维服装版型，并输出二维服装版型；如果试穿的结果不符合要求，则返回步骤S3。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用虚拟现实技术和虚拟现实交互装置，将传统的服装立裁操作转变为虚拟现实交互式的模拟训练过程，不仅能够实现在较低成本下进行大量反复训练操作的目的，同时，还可以通过数据记录不同操作者的操作过程，便于发现与纠正操作过程中的错误，提高了服装工程类专业教育教学方法的数字化、自动化、智能化水平。同时，为服装工程专业制版教学提供直观便捷的交互式制版技术支持和实用工具。

附图说明

图1为本发明实施例提供的服装立体裁剪虚拟现实教学方法流程。

图2为本发明实施例提供的服装立体裁剪虚拟现实教学系统结构示意图。

图3a为本发明实施例提供的力反馈模拟剪刀结构示意图。

图3b为本发明实施例提供的力反馈模拟剪刀的内部结构示意图。

图4为本发明实施例提供的虚拟空间中立裁操作示意图。

图5为本发明实施例提供的虚拟空间服装立裁结构示意图。

图6为本发明实施例提供的三维版型与二维版型的转化示意图。

图7为本发明实施例中初始状态下静态的平面网格的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1到图7所示，本发明针对服装立裁教学与训练问题，提出了一种服装立体裁剪虚拟现实教学方法，并设计搭建一种服装立体裁剪虚拟现实教学系统装置，基于虚拟现实技术和交互操作方法，设计一种模拟剪刀，采用一种现实空间与虚拟空间相结合的方式，能够直接实现服装立体绘制与裁剪，使用物理模型在三维虚拟空间模拟布料，通过操作手柄和模拟剪刀交互，实现布料的布置、固定、拖拽、裁剪、缝纫等操作，这种方法可在模拟真实着装状态下，实现直接的三维服装版型设计与生成，并直接进行虚拟试穿，提高服装个性化定制制版的效果和效率，保证合体性和舒适性，还可以达到以较低成本实现反复训练的目的，操作训练过程也可以记录操作的中间数据，有助于发现和纠正操作过程中的错误，从而提高服装立裁操作教学和学习的效果，促进服装工程专业教学活动的数字化、自动化和智能化水平，同时为服装工程专业制版教学提供直观便捷的交互式制版技术支持和实用工具。

本发明提供了一种服装立体裁剪虚拟现实教学系统，如图2所示，包括服务器1-5以及分别与其连接的虚拟现实头盔1-1、力反馈模拟剪刀1-2、操作手柄1-3、激光发射器1-4；其中，虚拟现实头盔1-1、操作手柄1-3、激光发射器1-4均为现有产品，采用相应的连接方式与服务器连接即可。

所述虚拟现实头盔1-1可选用商用VR头盔(设置有虚拟现实眼镜(VR眼镜))，如HTC头盔及与其配合的HTC Vive激光定位器，在头盔的前部设置有激光定位器，在操作区域设置有激光发射器1-4，激光发射器1-4发出的激光被激光定位器接收，这些均是成熟产品，在此不再赘述。

设定训练操作区域，一般可设置一个3m*3m*2m的空间，在两侧布置激光发射器1-4，虚拟现实头盔1-1、操作手柄1-3和力反馈模拟剪刀1-2均具有三维定位跟踪的功能，VR头盔、手柄是成熟产品，均具有三维定位跟踪的功能，本发明中的力反馈模拟剪刀的三维定位跟踪的功能采用与VR头盔、手柄相同的技术实现即可，在此不再赘述。

虚拟现实环境可以在虚拟现实头盔1-1上的VR眼镜中显示，操作者穿戴头盔，左右手分别使用力反馈模拟剪刀、操作手柄；服务器提供虚拟场景建模与交互以及设备通信的计算，力反馈模拟剪刀和头盔设备通过数据线与服务器连接；具体的，将虚拟现实头盔1-1连接到服务器上，后续的操作步骤所涉及的建模、仿真、交互等方面的处理和计算，如布料的建模、仿真这些计算均在服务器上进行，这些计算均采用现有算法实现，在此不再赘述。

所述力反馈模拟剪刀1-2如图3a和图3b所示，包括：模块主体2-1、定位传感器2-3、角度传感器2-4、力反馈伺服电机2-5、固定手柄2-6、转动手柄2-7、数据线2-8、啮合齿轮2-9。

具体的，模块主体2-1包括固定块和转动块，其中固定块与固定手柄2-6的一端连接，转动块与转动手柄2-7的一端连接。固定块和转动块的形状相同或者不同均可，图3b所示的实施例中，固定块和转动块均为圆饼状结构，也可以根据需要设计成其它形状。固定手柄、转动手柄与普通剪刀的手柄的形状相似。

具体的，在所述固定块的边缘开有定位传感器安装槽，在该定位传感器安装槽内安装有定位传感器2-3，在所述固定块的中心开有与其同轴线的角度传感器安装槽，在该角度传感器安装槽内安装有角度传感器2-4，角度传感器2-4为成熟产品，其自带有铰接轴2-2，角度传感器2-4的铰接轴2-2的中心轴线与固定块的中心轴线位于同一条直线上。

在角度传感器2-4的铰接轴2-2上套装有啮合齿轮2-9，具体的，在啮合齿轮中心开有中心通孔，铰接轴穿过该中心通孔并与齿轮固定连接(可以通过花键等现有结构固定连接)。在固定块上还开有电机安装槽，在电机安装槽内安装有力反馈伺服电机2-5，在力反馈伺服电机2-5的输出轴上连接有主动轮，力反馈伺服电机2-5的输出轴的中心轴线与铰接轴的中心轴线平行，且主动轮与啮合齿轮2-9咬合。

在所述转动块的中心开有中心通孔，铰接轴2-2的另一端安装在该中心通孔内，当力反馈伺服电机2-5工作时，其按照力反馈计算结果中的速度进行转动，带动与其输出轴连接的主动轮旋转，主动轮通过啮合带动啮合齿轮2-9旋转，啮合齿轮2-9带动转动块旋转，进而模拟产生阻力。

所述定位传感器2-3采用现有传感器，其定位方式与现有的操作手柄1-3的定位方式相同，在此不再赘述，通过激光发射器1-4确定力反馈模拟剪刀1-2的实时三维位置(剪刀的定位传感器与手柄的定位器相同，在解算三维位置方面是一样的，也是由现有的VR技术实现的)，剪刀的固定手柄2-6安装在模块主体2-1的固定块上，转动手柄2-7与转动块连接，并通过角度传感器2-4记录当前的打开角度a，

力反馈伺服电机采用现有成熟产品，在此简介如下：力反馈伺服电机2-5由数字信号控制，通过转动手柄的打开角度a和角度的变化率(设定离散的时间步长⊿t，每隔⊿t计算一个打开角度a，当前数值减去上一个数值，作为角度的变化率⊿a，就是角速度，)确定产生的反馈力的大小(采用现有方法计算即可在此不再赘述)，角速率越大，反馈力也越大，然后由力反馈伺服电机来控制转动手柄，角度变化快的时候，会产生一个较大的阻力(即力反馈伺服电机的转速慢)，角度缓慢变化的时候，会产生较小的阻力(即力反馈伺服电机的转速快)，但是无论角度变化快还是变化慢时，力反馈伺服电机的转速均比手压操作时转动的速度慢，这样能够模拟产生阻力，达到虚拟剪刀模拟教学训练的作用；打开角度a的数据和控制信号通过数据线2-8与服务器连接进行通信，使用通用串口进行数据交互；

操作手柄1-3上设置有若干按键，可以使用现有VR系统默认的无线手柄，通过按键的状态切换当前的操作，操作包括人台选择、布料选择、布料设置、布料拖拽、布料固定、布料裁剪、布料缝纫、布料迭代等，服务器根据接收到的按键的信号进行切换。

如图1所示，利用上述服装立体裁剪虚拟现实教学系统实现的服装立体裁剪虚拟现实教学方法包括：

S1、安装好上述的服装立体裁剪虚拟现实教学系统；

S2、在服务器上构造服装立体裁剪虚拟现实交互环境，虚拟现实交互环境如图4所示，包括：服装立裁虚拟场景三维空间3-1、虚拟人台模型3-2、虚拟绘制笔3-3、虚拟剪刀3-4、虚拟布料3-5、操作菜单3-6；使用Unity构建三维虚拟环境，并提供与VR设备的连接接口；服装立裁虚拟场景三维空间3-1与训练操作区域对应，虚拟剪刀3-4与力反馈模拟剪刀1-2对应，虚拟绘制笔3-3与操作手柄对应。

虚拟现实头盔(嵌入VR眼镜)1-1提供当前观察视角所在的观察坐标系，根据该坐标系确定当前虚拟场景的视口变换；

根据力反馈模拟剪刀1-2的位置和姿态确定虚拟场景中虚拟剪刀3-4的三维空间位置和姿态(根据力反馈模拟剪刀1-2上的定位传感器，可以计算出力反馈模拟剪刀1-2所处的位置点的XYZ坐标值和其局部坐标系XYZ轴的朝向)，通过计算局部坐标系来实现；通过角度传感器发来的数据控制虚拟剪刀的打开角度，即虚拟剪刀的角度与角度传感器的发送来的角度数据相同；

根据操作手柄1-3的位置和姿态确定虚拟场景中虚拟绘制笔3-3的三维空间位置和姿态(本申请中的虚拟绘制笔就是实时显示实际空间中的操作手柄的位置和姿态)，通过计算局部坐标系来实现(这些均是现有的技术，虚拟现实系统的VR空间定位技术，如HTCVive激光定位等)。

S3、操作者进行服装立裁虚拟现实交互操作获得服装三维模型：模拟训练过程中，操作者进入训练操作区域，使用操作手柄和力反馈模拟剪刀，在虚拟环境用户界面上进行操作，通过VR交互操作虚拟环境中的立裁模拟场景元素。

所述场景元素包括：三维空间、三维坐标系、操作菜单、虚拟工具模型(虚拟剪刀、虚拟绘制笔)、虚拟人台模型、虚拟布料模型；所述操作包括人台选择、布料选择、布料设置、布料拖拽、布料固定、布料裁剪、布料缝纫、布料迭代等服装立裁步骤的任务操作；操作过程中，通过VR交互，随着现实空间头盔位置的移动，虚拟空间内的视角会发生实时变化，随着力反馈模拟剪刀、操作手柄等控制装置的位置移动，虚拟空间内的虚拟剪刀和虚拟绘制笔会随着发生位置的变化，使用操作手柄上的按键切换当前的操作任务(人台选择、布料选择、布料设置、布料拖拽、布料固定、布料裁剪、布料缝纫、布料迭代，这些任务之间的切换)

其中，人台选择支持用户选取服务器中存储的各种类型的虚拟人台模型，并将模型加载到三维场景中(预先在服务器中存储有多种虚拟人台模型，如果需要个性化的特殊人台模型，需要提前扫描制作，并导入，这些均是成熟技术，在此不再赘述。)；

布料选择，支持用户选取不同属性的和不同纹理的布料(各种类型的布料也是预先存储在服务器中的，如果需要个性化的特殊布料模型，需要提前测试制作，并导入)；

布料设置，支持用户根据当前所要立裁的服装版片，设置布料的初始位置和姿态(在三维虚拟空间中，根据版片类型，布料会有一个初始的位置，如，操作左后片服装版片时，布料的片段会垂直于地面，与人体左右横向平面平行，高度与颈部对齐，这个初始的数值是设置在虚拟场景属性参数中的，是可以编辑的)，初始状态下，不包含重力属性，布料在虚拟环境三维空间中以一个固定的平面网格形式存在，网格包括顶点和边的连接，初始状态下，静态的平面网格的所有顶点的位置是固定不变的，如图7所示。

布料拖拽，用户根据当前所要立裁的服装版片，使用操作手柄，控制虚拟绘制笔3-3在三维空间中的位置和状态，支持抓取点、拖拽点的操作，实现对布料模型上顶点的拾取和拖拽(操作手柄上有按键，使用SDK开发程序，当某一个(或A按键)定义的按键按下时为拾取并拖拽当前顶点)；

布料固定，用户根据当前所要立裁的服装版片，使用操作手柄，选择选定的点，使之固定，如当将一组点拖拽至人台的肩部以后，可以固定肩线所在的顶点，使其位置不能在发生变化(操作手柄上有按键，使用SDK开发程序，当某一个(或B按键)定义的按键按下时为拾取并固定当前顶点)，便于后续步骤的裁剪和缝纫操作；

布料裁剪，用户根据当前所要立裁的服装版片，使用虚拟剪刀模拟剪刀裁剪过程，使用现有的碰撞检测算法，虚拟剪刀与虚拟布料相碰撞的部位，将布料模型的边分裂为两段，并增加相应位置的网格顶点，根据网格拓扑关系增加新的连接边，实现将网格剪切成两部分的模拟效果，这些均是采用现有技术实现的，在此不再赘述。；

布料缝纫，用户根据当前所要立裁的服装版片，使用操作手柄，将两个不同衣片的顶点拖拽到相同位置，或相近的位置，即两个顶点之间的距离小于一个指定的阈值，并且固定以后，使用虚拟缝纫的操作(操作手柄上有按键，使用SDK开发程序，当某一个(或C按键)定义的按键按下时为拾取并合并当前顶点及其邻近顶点，模拟缝纫过程)，

将相同或相近的顶点合并成一个点，同时根据布料网格拓扑结构删除对应的顶点和连接边，将两个网格合并成同一个网格模型，模拟布料缝纫的过程；

布料迭代，使用物理模型对布料进行迭代计算(可以采用现有的质点弹簧系统的时间积分算法Mass Spring Systems time integration algorithm来实现)。具体的，需要根据立裁服装的衣片结构和数量，依次对每一个衣片进行布料选择、布料设置、布料拖拽、布料固定、布料裁剪、布料缝纫的步骤，完成这些步骤后得到所有的衣片，然后需要进行布料的模拟，通过物理模型(质点弹簧模型)的时间积分迭代计算(可以采用现有的质点弹簧系统的时间积分算法Mass Spring Systems time integration algorithm来实现)使布料模型达到优化变形的目的，在模拟效果上来说，就是使其释放内部应力，达到模拟布料的自然状态；

进一步的，由于布料是有一定弹性的，因此优选的要进一步模拟布料的弹性变形，具体如下：

S4、服装面料物理属性测试与物理模型参数计算：使用材料力学试验机测量服装布料的弹性力学属性，即受力与变形之间的关系；受力与变形之间的关系遵循广义胡克定律：F＝KS，F为受力，K为弹性系数，S为变形量；

制作所选的布料的试样，截取为50mm宽度，200mm长度，使用材料力学试验机两端夹紧试样，按照指定位移进行拉伸试验，提取变形和受力的数据和曲线，按照一组受力与变形的数据，进行线性拟合求解该布料面料的弹性系数K，这些均是成熟技术，在此不再赘述；

S5、基于物理模型的服装面料虚拟仿真：构建基于质点弹簧系统的物理模型，包括一级弹簧、二级弹簧和对角弹簧，使用布料力学属性计算物理模型的参数，即各弹簧的弹性系数k，有多个k，这个弹簧模型与布料的弹性属性有联系，可以根据布料的弹性属性计算弹簧的弹性系数k。

以布料的平面状态为无内部应力的初始状态，各网格之间的边的长度作为对应的弹簧的原长；实现基于物理模型的布料虚拟仿真，模拟布料的贴附、悬垂、弹性等属性；

质点弹簧模型为现有技术，在此简述如下：将布料离散化表示成为一组质点，质点之间使用模拟的弹簧进行连接，弹簧因为长度的变化会产生拉力或压力：

F＝K(l-d)，K为弹性系数，l为当前长度、d为原长；

对于一个质点来说，某个时刻的状态受力是所有与其相连接的弹簧所产生的力的合力；根据最终所受到的合力，按照一个微小的时间步长dt，计算当前点的加速度，进而计算速度，在计算位置的变化，即为顶点坐标的变化，经过时间步长dt后，会产生新的顶点坐标，再重新计算顶点之间的距离，即为新的弹簧的长度；

时间积分的过程是将一段时间化为微小的时间步长的累计，通过质点位置和弹簧之间的连接，逐次计算新的顶点位置，质点弹簧系统经过一段时间的循环迭代以后，会收敛到一个能量最小的形态，认为其是布料模型的最终状态。

S6、虚拟试穿和二维服装版型导出：

按照服装立裁的教学和辅助训练过程要求，在虚拟空间中基于导入的模台三维模型(模型就是前面的人台模型，如果需要个性化人体模型试穿，需要对人体进行三维扫描，使用外部三维处理软件处理成三维模型，导入到这里的虚拟环境中)和服装三维模型(经过前述的S2的虚拟裁剪、虚拟缝纫的布料形成一件虚拟的服装)，进行虚拟试穿(采用成熟技术实现，在此不再赘述。)，如果试穿的结果符合要求，则按照服装衣片三维虚拟模型，输出二维服装版型(采用图6所示的步骤，最终输出的是二维服装版型)，完成针对目标人体的服装立裁虚拟训练过程，如果试穿的结果不符合要求，则返回步骤S3。

图5为本发明实施例提供的虚拟空间服装立裁结构示意图。如图5所示，4-1为服装定制的被测人体、4-2为在虚拟环境中制作的虚拟服装。

图6为本发明实施例提供的三维版型与二维版型的转化示意图。其中，虚拟服装5-1包括三维曲面模型以及构成虚拟服装的关键曲线(这些关键曲线是使用操作手柄和力反馈模拟虚拟剪刀交互完成的结果)，对虚拟服装5-1按照结构线分割得到四边形拓扑结构的三维空间曲面片段5-2，将三维空间曲面片段5-2展开(展平)后得到二维曲面片段5-3，将虚拟服装5-1中的服装版片分割的曲面片段经过分块展开(展平)后，再按照邻接关系拼接成二维服装版片5-4该过程可以参考中国专利公开文献202011208600.9和202011208583.9，在此不再赘述。

本发明公开一种服装立裁过程的虚拟仿真训练方法和装置系统，能够实现针对特定人体的个性化服装立裁过程的虚拟仿真训练，可用于服装工程类专业学生的操作技能训练，利用虚拟现实技术和虚拟现实交互装置，将传统的服装立裁操作转变为虚拟现实交互是的模拟训练过程，不仅能够实现在较低成本下进行大量反复训练操作的目的，同时，还可以通过数据记录不同操作者的操作过程，便于发现与纠正操作过程中的错误，提高了服装工程类专业教育教学方法的数字化、自动化、智能化水平。同时，为服装工程专业制版教学提供直观便捷的交互式制版技术支持和实用工具。

本发明能够实现针对特定人体的个性化服装立裁过程的虚拟仿真训练，可用于服装工程类专业学生的操作技能训练，利用虚拟现实技术和虚拟现实交互装置，将传统的服装立裁操作转变为虚拟现实交互是的模拟训练过程，不仅能够实现在较低成本下进行大量反复训练操作的目的，同时，还可以通过数据记录不同操作者的操作过程，便于发现与纠正操作过程中的错误，提高了服装工程类专业教育教学方法的数字化、自动化、智能化水平。同时，为服装工程专业制版教学提供直观便捷的交互式制版技术支持和实用工具。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是，上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (6)

1.一种服装立体裁剪虚拟现实教学系统，其特征在于：所述服装立体裁剪虚拟现实教学系统包括:服务器以及分别与其连接的虚拟现实头盔、力反馈模拟剪刀、操作手柄、激光发射器；

在操作区域的两侧分别布置有激光发射器；

在所述服务器上设置有服装立体裁剪虚拟现实交互环境；

所述力反馈模拟剪刀包括：模块主体、定位传感器、角度传感器、力反馈伺服电机、固定手柄、转动手柄；

所述模块主体包括固定块和转动块，其中固定块与固定手柄的一端连接，转动块与转动手柄的一端连接；

所述定位传感器、角度传感器、力反馈伺服电机均安装在固定块上；

在所述固定块的边缘开有定位传感器安装槽，所述定位传感器安装在该定位传感器安装槽内；

在所述固定块的中心开有与其同轴线的角度传感器安装槽，所述角度传感器安装在该角度传感器安装槽内；

在角度传感器的铰接轴上套装有啮合齿轮；

在所述固定块上还开有电机安装槽，所述力反馈伺服电机安装在该电机安装槽内；

在力反馈伺服电机的输出轴上连接有主动轮；

力反馈伺服电机的输出轴的中心轴线与铰接轴的中心轴线平行，且主动轮与啮合齿轮咬合；

在所述转动块的中心开有中心通孔，铰接轴的另一端安装在该中心通孔内。

2.根据权利要求1所述的服装立体裁剪虚拟现实教学系统，其特征在于：在所述操作手柄上设置有按键，通过按键的状态能够切换当前的操作；

所述操作包括：人台选择、布料选择、布料设置、布料拖拽、布料固定、布料裁剪、布料缝纫和布料迭代。

3.根据权利要求1所述的服装立体裁剪虚拟现实教学系统，其特征在于：所述服装立体裁剪虚拟现实交互环境包括：服装立裁虚拟场景三维空间、虚拟人台模型、虚拟绘制笔、虚拟剪刀、虚拟布料和操作菜单；

所述服装立裁虚拟场景三维空间与操作区域对应；

所述虚拟剪刀与力反馈模拟剪刀对应；

所述虚拟绘制笔与操作手柄对应。

4.一种服装立体裁剪虚拟现实教学方法，其特征在于：所述方法包括：

S1、安装好如权利要求3所述的服装立体裁剪虚拟现实教学系统；

S2、在服务器上构造服装立体裁剪虚拟现实交互环境；

S3、操作者在操作区域内进行操作获得服装三维模型；

所述步骤S3的操作包括：

操作者进入操作区域内，使用操作手柄和力反馈模拟剪刀进行服装立裁虚拟现实交互操作获得服装三维模型；

在操作过程中，根据力反馈模拟剪刀的位置和姿态确定所述虚拟剪刀的三维空间位置和姿态；根据角度传感器发送来的数据控制虚拟剪刀的打开角度；根据操作手柄的位置和姿态确定虚拟绘制笔的三维空间位置和姿态。

5.根据权利要求4所述的服装立体裁剪虚拟现实教学方法，其特征在于：所述方法在步骤S3后进一步包括：

S4、服装面料物理属性测试与物理模型参数计算；

S5、基于物理模型的服装面料虚拟仿真；

S6、虚拟试穿和输出二维服装版型。

6.根据权利要求5所述的服装立体裁剪虚拟现实教学方法，其特征在于：所述步骤S6的操作包括：导入虚拟人台模型和服装三维模型，进行虚拟试穿，如果试穿的结果符合要求，则将服装三维模型转换成二维服装版型，并输出二维服装版型；如果试穿的结果不符合要求，则返回步骤S3。