[发明专利]交互式虚拟拆卸教学方法及系统

说明书

本发明公开了一种交互式虚拟拆卸教学方法，包括如下步骤：S1：将收集到的教学模型参数和装配关系信息导入预设的建模软件中，构建拆卸教学对象整体物理模型，并在拆卸教学对象整体物理模型的构建过程中获取整体物理模型中各个拆卸教学对象零部件之间的空间约束关系；S2：得到拆卸教学对象的Petri网络逻辑模型；S3：在3D软件开发引擎中将零部件约束关系、零部件拆卸优先级引入粒子群算法得到零部件的拆卸序列；S4：在3D软件开发引擎中利用所述零部件约束关系、零部件拆卸优先级、零部件拆卸序列，制作各种所需的拆卸教学对象零部件拆卸模式，并搭建拆卸教学对象的虚拟交互平台。本发明实现了多种交互方式的虚拟拆卸系统开发。

技术领域

本发明涉及虚拟教学技术领域，具体地指一种交互式虚拟拆卸教学方法及系统。

背景技术

传统的拆卸教学模式存在部分设备体积大、结构复杂，用于拆卸教学时安全性差、成本过高等问题，难以在实物上进行拆卸；目前大多数的拆卸教学方式都是使用图片、视频教学，缺乏实践，部分复杂结构难以理解，需要使用者进行空间想象，学习效率低；受场地限制，在一些特殊工作环境中，操作人员也无法完成实际工作中的零部件拆卸。目前存在的问题迫切需要一种现代化的拆卸教学手段来解决。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种交互式虚拟拆卸教学方法及系统，本发明搭建有效的虚拟拆卸系统框架，以unity3d完成虚拟拆卸场景搭建，之后通过设备结构分析并进行拆卸序列规划工作，使用头盔显示器和其它相关硬件，完成多种交互方式的虚拟拆卸系统开发。

为实现此目的，本发明所设计的一种交互式虚拟拆卸教学方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤S1：收集拆卸教学对象的教学模型参数和装配关系信息，并利用所述收集到的教学模型参数和装配关系信息在建模软件中构建拆卸教学对象整体物理模型，并在拆卸教学对象整体物理模型的构建过程中获取整体物理模型中各个拆卸教学对象零部件之间的空间约束关系；所述模型参数和装配关系信息包括教学模型零部件形状、教学模型零部件大小、以及在拆卸过程中避免教学模型零部件之间发生碰撞而产生的教学模型零部件之间的空间约束；

步骤S2：根据所述拆卸教学对象物理模型及拆卸教学对象物理模型中零部件约束关系，得到拆卸教学对象的Petri网络逻辑模型，根据Petri网络逻辑模型得到拆卸教学对象的零部件拆卸优先级；

步骤S3：在3D软件开发引擎(unity3d)中将零部件约束关系、零部件拆卸优先级引入粒子群算法得到零部件的拆卸序列；

步骤S4：在3D软件开发引擎中利用所述零部件约束关系、零部件拆卸优先级、零部件拆卸序列，制作各种所需的拆卸教学对象零部件拆卸模式，并搭建拆卸教学对象的虚拟交互平台，该平台中具有上述制作的各种所需的拆卸教学对象零部件拆卸模式。

一种交互式虚拟拆卸教学系统，所述系统包括：

逻辑处理、拆卸功能模块，用于实现拆卸零件拆卸可行性的判断和拾取、移动零件的基本功能；

零部件信息模块，用于存储拆卸对象零部件信息，包含拆卸对象零部件的拆卸状态、初始运动方向，并对拆卸对象零部件是否已拆卸完成进行判断；

信息提示模块，用于在头盔显示器上显示拆卸对象零部件的基本信息、状态信息，包含了被拾取拆卸对象零部件的名称，拆卸对象零部件拆卸的状态，拆卸对象零部件的约束信息，引导拆卸过程。

在本发明中，虚拟拆卸教学系统，利用petri网和粒子群算法，在鼠标、HTC Vive交互的基础上，提供了虚拟拆卸序列的指导与自由拆卸模式，可以使使用者充分了解教学对象的结构，在完成设备的虚拟拆卸操作同时给予使用者更多的自由度。既保证了系统高水准的VR交互体验，同时也保证了拆卸顺序的准确高效，可应用于教学、实验等方面。

附图说明

图1为本发明的流程图；