基于VR的汽车车间设备装配系统的设计与实现

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随着现代化的逐步推进,计算机、图形图像、硬件交互等技术已经成了生活学习中不可或缺的关键部分。虚拟现实技术作为一种新型的计算机技术,因其沉浸式和交互式等特性,正在潜移默化的改变我们的日常生活,也在各行各业产生了深远影响。在工业装配领域,传统装配方式需要消耗大量空间成本、时间成本、人力成本等,但是把虚拟现实技术与工业装配相结合,可以将真实的装配过程转变为在虚拟环境下的装配,解决传统装配技术带来的各个方面的问题。本文基于虚拟现实技术,针对汽车零部件的虚拟装配过程进行设计,实现了汽车传动机构和动力机构的虚拟装配,完成了汽车车间设备装配系统。本文的主要研究内容:(1)从汽车车间设备虚拟装配系统的需求分析和可行性出发,制定详细的系统开发路线。根据需求分析将系统功能模块化,主要包括系统登录、功能选择、自主学习、人机交互、虚拟装配、操作评价和帮助七个部分。然后在3Ds Max软件中完成零部件的三维建模,将其导入Unity3D中并搭建真实的虚拟汽车车间环境,并使用Unity3D中的动画系统,制作用于自主学习的互动式动画,使用户快速掌握该虚拟装配系统并高效的学习掌握装配的操作过程。(2)分析现有虚拟装配系统中碰撞检测的系统性能和检测精度,针对本系统零部件的特性,提出一种基于基本碰撞器的融合式碰撞检测方法,通过为不同的碰撞对象添加合适的碰撞器,改变其触发时机,解决现有系统碰撞检测时过分使用网格碰撞器带来的系统性能消耗和检测精度的问题。(3)以PC端和HTC VIVE交互为基础实现系统的虚拟装配操作,使用手柄控制器代替传统交互中的鼠标和键盘实现零部件抓取、移动和旋转等操作,完成零部件的拆卸和装配。弥补了使用鼠标和键盘无法沉浸式交互的不足,提升了用户的操作体验和装配效率。(4)此外,该系统的操作评价实现了对用户操作过程中的误操作和操作时间进行打分,便于用户了解对自身装配操作的掌握情况。
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