[发明专利]基于头戴显示器的船舶辅机拆装系统及拆装方法

说明书

本发明公开了一种基于头戴显示器的船舶辅机拆装系统及拆装方法，该系统本包括头戴显示器、控制器、三维设备模型库、UI控制模块、实操训练模块、逻辑控制模块、设备数据文档、拆装演示模块、结构说明模块。本发明根据船舶辅机设备操作手册和现场操作规程进行设备之间的逻辑脚本的编写，使真实的操作过程在场景中重现。同时通过虚拟现实硬件设备——头戴显示器及手持控制器提供的接口进行通讯并得到反馈，使操作者通过头戴式显示器全景体验拆装场景，拆装的交互过程将由操作者通过手持控制器来实现，控制器上多种类型按键能给操作者提供丰富的交互体验，操作者的肢体动作会被头戴显示器的定位系统实时捕捉，获得沉浸体验感。

技术领域

本发明涉及虚拟现实应用技术领域，具体地指一种基于头戴显示器的船舶辅机拆装系统及拆装方法。

背景技术

船舶辅机拆装，是作为《中华人民共和国海船船员适任考试和发证规则》中的海船船员必考科目，也是轮机工程专业学生的必修课程。船舶辅机拆装需要专门的设备进行教学，这些设备结构复杂，造价昂贵，在学员数量较大的情况下，单台设备在同一时间只能由极少部分学员进行操作，教学效率低。

虚拟现实是利用计算机模拟一个三维空间的虚拟环境，并通过输出设备提供包括听觉，视觉，触觉等多感官信号，让操作者获得“身临其境”的体验感。现有的利用虚拟现实技术开发的船舶辅机拆装系统的运行终端为平面显示器，操作者通过鼠标与键盘进行交互操作，无法提供给操作者一个沉浸式的交互场景，真实感不强，教学效果差。

发明内容

本发明的目的是针对基于平面显示器的船舶辅机拆装系统真实感不强，教学效果差的问题，提出一种基于头戴显示器的船舶辅机拆装系统及拆装方法，将虚拟现实技术(Virtual Reality，简称VR)用于船舶辅机拆装培训教学中，以期提升学员的动手能力，改善教学效果。

为实现上述目的，本发明所设计的基于头戴显示器的船舶辅机拆装系统，其特殊之处在于，所述船舶辅机拆装系统包括：

头戴显示器：用于显示船舶辅机中设备、工具的三维模型，采集操作者的位置信息；

控制器：用于采集操作者的控制指令；

三维设备模型库：用于存储船舶辅机中每一个设备的三维模型、每一种工具的三维模型、每一个设备中零件与零件之间的装配关系、每一个设备的拆装动画演示；

UI控制模块：用于根据所述控制器采集的控制指令加载对应的设备、工具与功能模块；

实操训练模块：为功能模块，用于根据所述UI控制模块加载的设备按照船舶辅机拆装逻辑调用逻辑控制脚本)中的拆装逻辑函数，并根据头戴显示器采集的操作者位置信息、控制器采集的控制指令，对所述调用的拆装逻辑函数进行逻辑判断；

逻辑控制模块：用于存储每一个设备的拆装逻辑函数；

设备数据文档：用于设备说明的存储文本信息。

进一步地，所述船舶辅机拆装系统的功能模块还包括拆装演示模块，用于根据所述UI控制模块加载的设备调用所述三维设备模型库中存储的设备模型拆装动画演示。

更进一步地，所述船舶辅机拆装系统的功能模块还包括结构说明模块，用于根据所述UI控制模块加载的设备调用所述设备数据文档中存储的设备说明的文本信息。

更进一步地，所述逻辑控制模块中拆装逻辑函数包括控制器输入检测函数、拆装范围检测函数、拆装工具检测函数、当前零件约束函数、拆装动作函数、更新零件约束状态函数。

一种利用上述基于头戴显示器的船舶辅机拆装系统的拆装方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：